KR20210157858A - Semiconductor device with contact structure - Google Patents
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- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76829—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers
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- H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
- H01L21/76843—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric
- H01L21/76849—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric the layer being positioned on top of the main fill metal
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- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
- H01L21/76853—Barrier, adhesion or liner layers characterized by particular after-treatment steps
- H01L21/76865—Selective removal of parts of the layer
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- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
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- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
- H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
- H01L21/822—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
- H01L21/8232—Field-effect technology
- H01L21/8234—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
- H01L21/823412—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type with a particular manufacturing method of the channel structures, e.g. channel implants, halo or pocket implants, or channel materials
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- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
- H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
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- H01L21/8232—Field-effect technology
- H01L21/8234—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
- H01L21/823475—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type interconnection or wiring or contact manufacturing related aspects
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/482—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body
- H01L23/485—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body consisting of layered constructions comprising conductive layers and insulating layers, e.g. planar contacts
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
- H01L23/53204—Conductive materials
- H01L23/53209—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
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- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
- H01L23/53204—Conductive materials
- H01L23/53209—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
- H01L23/53242—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being a noble metal, e.g. gold
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- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
- H01L23/53204—Conductive materials
- H01L23/53209—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
- H01L23/53257—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being a refractory metal
- H01L23/53266—Additional layers associated with refractory-metal layers, e.g. adhesion, barrier, cladding layers
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- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
- H01L23/5329—Insulating materials
- H01L23/53295—Stacked insulating layers
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- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78696—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film characterised by the structure of the channel, e.g. multichannel, transverse or longitudinal shape, length or width, doping structure, or the overlap or alignment between the channel and the gate, the source or the drain, or the contacting structure of the channel
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- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L21/28518—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table the conductive layers comprising silicides
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- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
- H01L21/76853—Barrier, adhesion or liner layers characterized by particular after-treatment steps
- H01L21/76855—After-treatment introducing at least one additional element into the layer
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- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
- H01L21/76853—Barrier, adhesion or liner layers characterized by particular after-treatment steps
- H01L21/76855—After-treatment introducing at least one additional element into the layer
- H01L21/76856—After-treatment introducing at least one additional element into the layer by treatment in plasmas or gaseous environments, e.g. nitriding a refractory metal liner
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Abstract
Description
기술 분야technical field
본 개시 내용은 반도체 제조 분야에 관한 것이다. 본 개시 내용은 더 구체적으로 반도체 제조를 위한 에칭 공정에 관한 것이다.The present disclosure relates to the field of semiconductor manufacturing. The present disclosure relates more particularly to etching processes for semiconductor fabrication.
관련 기술의 설명Description of related technology
스마트 폰, 태블릿, 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터 및 기타 여러 종류의 전자 장치를 비롯한 전자 장치의 컴퓨팅 성능을 높이기 위한 지속적인 요구가 있어 왔다. 집적 회로는 이들 전자 장치에 컴퓨팅 성능을 제공한다. 집적 회로에서 컴퓨팅 성능을 향상시키는 한 가지 방법은 반도체 기판의 주어진 영역에 포함될 수 있는 트랜지스터 및 기타 집적 회로 특징부의 수를 증가시키는 것이다.There has been a continuous demand for increasing the computing performance of electronic devices, including smart phones, tablets, desktop computers, laptop computers, and many other types of electronic devices. Integrated circuits provide computing power to these electronic devices. One way to improve computing performance in integrated circuits is to increase the number of transistors and other integrated circuit features that can be included in a given area of a semiconductor substrate.
집적 회로에서 특징부의 크기를 계속 축소하기 위해, 다양한 박막 성막 기술, 에칭 기술 및 다른 처리 기술이 구현된다. 이들 기술은 매우 작은 특징부를 형성할 수 있다. 그러나, 이들 기술은 또한 특징부가 제대로 형성되도록 하는 데 심각한 어려움에 직면한다.To continue reducing the size of features in integrated circuits, various thin film deposition techniques, etching techniques and other processing techniques are implemented. These techniques can form very small features. However, these techniques also face serious difficulties in ensuring that the features are properly formed.
도 1a-1r은 일 실시예에 따른 다양한 처리 단계에서의 집적 회로의 단면도이다.
도 2a는 일 실시예에 따른 집적 회로의 소스/드레인 접촉 플러그의 확대 단면도이다.
도 2b는 일 실시예에 따른 집적 회로의 소스/드레인 접촉 플러그의 확대 단면도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 집적 회로의 게이트 접촉 플러그의 확대 단면도이다.
도 3b는 일 실시예에 따른 집적 회로의 게이트 접촉 플러그의 확대 단면도이다.
도 4a는 일 실시예에 따른 집적 회로의 소스/드레인 접촉 플러그의 확대 단면도이다.
도 4b는 일 실시예에 따른 집적 회로의 소스/드레인 접촉 플러그의 확대 단면도이다.
도 5a는 일 실시예에 따른 집적 회로의 게이트 접촉 플러그의 확대 단면도이다.
도 5b는 일 실시예에 따른 집적 회로의 게이트 접촉 플러그의 확대 단면도이다.
도 6a는 일 실시예에 따른 반도체 프로세스 시스템의 예시이다.
도 6b는 원자층 에칭 공정의 사이클 도중의 유체 흐름을 나타내는 그래프이다.
도 7은 반도체 프로세스 시스템의 제어 시스템의 블록도이다.
도 8a는 일 실시예에 따른 제어 시스템의 분석 모델을 트레이닝하기 위한 프로세스의 흐름도이다.
도 8b는 일 실시예에 따른 분석 모델의 블록도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 분석 모델과 함께 박막 성막 공정을 수행하기 위한 프로세스의 흐름도이다.1A-1R are cross-sectional views of an integrated circuit at various stages of processing in accordance with one embodiment.
2A is an enlarged cross-sectional view of a source/drain contact plug of an integrated circuit according to one embodiment;
2B is an enlarged cross-sectional view of a source/drain contact plug of an integrated circuit according to one embodiment.
3A is an enlarged cross-sectional view of a gate contact plug of an integrated circuit according to one embodiment.
3B is an enlarged cross-sectional view of a gate contact plug of an integrated circuit according to one embodiment.
4A is an enlarged cross-sectional view of a source/drain contact plug of an integrated circuit according to an embodiment.
4B is an enlarged cross-sectional view of a source/drain contact plug of an integrated circuit according to one embodiment.
5A is an enlarged cross-sectional view of a gate contact plug of an integrated circuit according to one embodiment.
5B is an enlarged cross-sectional view of a gate contact plug of an integrated circuit according to one embodiment.
6A is an illustration of a semiconductor process system in accordance with one embodiment.
6B is a graph illustrating fluid flow during a cycle of an atomic layer etch process.
7 is a block diagram of a control system of a semiconductor process system.
8A is a flow diagram of a process for training an analytical model of a control system according to an embodiment.
8B is a block diagram of an analysis model according to an exemplary embodiment.
9 is a flowchart of a process for performing a thin film deposition process with an analytical model according to an embodiment.
다음 설명에서, 집적 회로 다이 내의 다양한 층 및 구조체에 대해 많은 두께 및 재료가 설명된다. 다양한 실시예에 대한 특정 치수 및 재료가 예로 제공된다. 당업자는 본 개시 내용의 측면에서 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 많은 경우에 다른 치수 및 재료가 사용될 수 있음을 인식할 것이다.In the following description, many thicknesses and materials are described for various layers and structures within an integrated circuit die. Specific dimensions and materials for various embodiments are provided as examples. Those of ordinary skill in the art, in light of this disclosure, will recognize that other dimensions and materials may be used in many cases without departing from the scope of the disclosure.
다음의 개시 내용은 설명되는 주제의 여러 가지 다른 특징부의 구현을 위한 다수의 상이한 실시예 또는 실례를 제공한다. 본 개시 내용을 단순화하기 위해 구성 요소 및 배열의 특정 예들을 아래에 설명한다. 이들은 물론 단지 여러 가지 예일 뿐이고 한정하고자 의도된 것이 아니다. 예를 들면, 이어지는 설명에서 제2 특징부 상에 제1 특징부의 형성은 제1 및 제2 특징부가 직접 접촉되게 형성되는 실시예를 포함할 수 있고 제1 및 제2 특징부가 직접 접촉되지 않을 수 있게 추가의 특징부가 제1 및 제2 특징부 사이에 형성될 수 있는 실시예도 포함할 수 있다. 추가로, 본 개시 내용은 여러 예에서 참조 번호 및/또는 문자를 반복할 수 있다. 이러한 반복은 단순 및 명료를 위한 것으로 그 자체가 논의되는 다양한 실시예 및/또는 구성 간의 관계를 지시하는 것은 아니다.The following disclosure provides a number of different embodiments or examples for implementation of various different features of the described subject matter. Specific examples of components and arrangements are described below to simplify the present disclosure. These are, of course, merely several examples and are not intended to be limiting. For example, the formation of a first feature on a second feature in the description that follows may include embodiments in which the first and second features are formed in direct contact and the first and second features may not be in direct contact. Embodiments may also include embodiments in which additional features may be formed between the first and second features. Additionally, this disclosure may repeat reference numbers and/or letters in the various instances. These repetitions are for the sake of simplicity and clarity and do not in themselves indicate a relationship between the various embodiments and/or configurations being discussed.
또한, "아래"(예, beneath, below, lower), "위"(예, above, upper) 등의 공간 관계 용어는 여기서 도면에 예시되는 바와 같이 다른 요소(들) 또는 특징부(들)에 대한 하나의 요소 또는 특징부의 관계를 기술하는 설명의 용이성을 위해 사용될 수 있다. 공간 관계 용어는 도면에 표현된 배향 외에도 사용 중 또는 작동 중인 디바이스의 다른 배향을 포함하도록 의도된 것이다. 장치는 달리 배향될 수 있으며(90도 회전 또는 다른 배향), 여기 사용되는 공간 관계 기술어도 그에 따라 유사하게 해석될 수 있다.In addition, spatial relational terms such as "below" (eg, beneath, below, lower), "above" (eg, above, upper) are used herein to refer to other element(s) or feature(s) as exemplified in the drawings. It may be used for ease of description that describes the relationship of one element or feature to one another. Spatial relational terms are intended to include other orientations of the device in use or in operation in addition to the orientations represented in the figures. The device may be otherwise oriented (rotated 90 degrees or at other orientations), and the spatial relation descriptors used herein may be similarly interpreted accordingly.
다음의 설명에서, 본 개시 내용의 다양한 실시예에 대한 철저한 이해를 제공하기 위해 어떤 특정 상세가 설명된다. 그러나, 당업자는 본 개시 내용이 이러한 특정 상세 없이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 다른 예에서, 전자 부품 및 제조 기술과 관련된 잘 알려진 구조체는 본 개시 내용의 실시예의 설명을 불필요하게 모호하게하는 것을 피하기 위해 상세하게 설명되지 않았다.In the following description, certain specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of various embodiments of the present disclosure. However, it will be understood by those skilled in the art that the present disclosure may be practiced without these specific details. In other instances, well-known structures associated with electronic components and manufacturing techniques have not been described in detail to avoid unnecessarily obscuring the description of embodiments of the present disclosure.
문맥이 달리 요구하지 않는 한, 다음의 명세서 및 청구 범위 전체에 걸쳐, "포함하다"및 "포함하는"과 같은 "포함한다" 및 그 변형의 단어는 개방적이고 포괄적인 의미, 즉 "포함하지만 이에 제한되지 않는"으로 해석되어야 한다.Unless the context requires otherwise, throughout the following specification and claims, the words "comprises" and variations thereof, such as "comprises" and "comprising," have an open and inclusive meaning, i.e., "including but not limited to should be construed as "unlimited".
제1, 제2 및 제3과 같은 서수를 사용하는 것은 반드시 순위의 의미를 의미하는 것은 아니며 오히려 단지 여러 인스턴스의 동작 또는 구조체를 구별할 수 있다.The use of ordinal numbers such as 1st, 2nd and 3rd does not necessarily imply rank meaning, but rather can only distinguish between several instances of an operation or structure.
본 명세서 전체에서 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 언급은 해당 실시예와 관련하여 설명된 특별한 특징, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 곳에서 "일 실시 예에서" 또는 "실시예에서"라는 문구의 출현은 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 더욱이, 특별한 특징, 구조 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다.Reference throughout this specification to “one embodiment” or “an embodiment” means that a particular feature, structure, or characteristic described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment. Thus, the appearances of the phrases "in one embodiment" or "in an embodiment" in various places throughout this specification are not necessarily all referring to the same embodiment. Moreover, a particular feature, structure, or characteristic may be combined in any suitable manner in one or more embodiments.
본 명세서 및 첨부된 청구 범위에서 사용된 단수 형태의 표현은 내용이 명백하게 달리 지시하지 않는 한, 복수의 지시 대상을 포함한다. 또한, "또는"이라는 용어는 내용이 달리 명시하지 않는 한, "및/또는"을 포함하는 의미로 일반적으로 사용됨을 알아야 한다.As used in this specification and the appended claims, the singular and the singular include plural referents unless the content clearly dictates otherwise. It should also be understood that the term "or" is generally used in its sense including "and/or", unless the context dictates otherwise.
본 개시 내용의 실시예는 신뢰할 수 있는 두께 및 조성의 박막을 제공한다. 본 개시 내용의 실시예는 에칭 공정 사이 또는 심지어 에칭 공정 도중의 박막 에칭 공정 파라미터를 조정하기 위해 머신 러닝 기술을 이용한다. 본 개시 내용의 실시예는 머신 러닝 기술을 사용하여 다음 박막 에칭 공정 또는 심지어 현재 박막 에칭 공정의 다음 단계에 대해 구현되어야 하는 공정 파라미터를 결정하기 위해 분석 모델을 학습한다. 그 결과, 박막 에칭 공정은 목표 사양에 확실히 해당하는 잔류 두께와 조성을 가진 박막을 생성한다. 해당 박막을 포함하는 집적 회로는 해당 박막이 제대로 형성되지 않을 경우 발생할 수 있는 성능 문제를 가지지 않는다. 더욱이, 반도체 웨이퍼의 배치(batch)는 수율이 향상되고 웨이퍼 스크랩이 감소된다.Embodiments of the present disclosure provide thin films of reliable thickness and composition. Embodiments of the present disclosure use machine learning techniques to tune thin film etch process parameters between or even during etch processes. Embodiments of the present disclosure use machine learning techniques to train an analytical model to determine process parameters that should be implemented for the next thin film etch process or even the next step of the current thin film etch process. As a result, the thin film etch process produces a thin film with a residual thickness and composition that reliably meets target specifications. An integrated circuit including the thin film does not have performance problems that may occur if the thin film is not properly formed. Moreover, batches of semiconductor wafers improve yield and reduce wafer scrap.
도 1a는 일 실시예에 따른 집적 회로(100)의 단면도이다. 집적 회로(100)는 반도체 기판(102)을 포함한다. 반도체 기판(102)은 실리콘, 게르마늄, 실리콘 게르마늄, 갈륨 비소화물, 실리콘 탄화물 또는 다른 유형의 반도체 중 일종 이상을 포함할 수 있다. 반도체 기판(102)은 단결정 반도체를 포함할 수 있다. 반도체 기판(102)은 상이한 단결정 반도체 재료의 다중 구조체를 포함할 수 있다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 반도체 기판(102)에 다른 재료를 사용할 수 있다.1A is a cross-sectional view of an integrated
반도체 기판(102)은 다양한 도핑 영역을 포함할 수 있다. 도핑 영역은 N-우물, P-우물, 소스 및 드레인 영역, 채널 영역, 안티-펀치 스루 영역 및 다른 유형의 도핑 영역을 포함할 수 있다. 도핑 영역은 이온 주입 공정, 확산 공정 또는 다른 유형의 도핑 공정으로 형성될 수 있다. 도펀트는 N-형 도펀트 및 P-형 도펀트를 포함할 수 있다. 다양한 도핑 영역은 반도체 기판(102)과 함께 트랜지스터를 형성하는 데 사용될 수 있다.The
일 실시예에서, 반도체 기판(102)은 복수의 반도체 나노시트 또는 나노와이어를 포함한다. 반도체 나노시트는 게이트-올-어라운드 트랜지스터의 일부가 될 수 있다. 각각의 나노시트는 일종 이상의 게이트 유전체 재료에 피복될 수 있다. 일종 이상의 게이트 유전체 재료는 금속 게이트 재료에 피복될 수 있다. 일례로, 나노시트는 실리콘 또는 실리콘 게르마늄을 포함한다. 나노시트는 교대로 형성된 실리콘과 실리콘 게르마늄의 층으로 형성될 수 있다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 유형의 재료 및 구조체가 반도체 층(102)에 포함될 수 있다.In one embodiment, the
집적 회로(100)는 얕은 트렌치 분리부(104)를 포함한다. 얕은 트렌치 분리부(104)는 반도체 기판(102)과 함께 형성된 트랜지스터 구조체의 그룹을 분리하는 데 사용될 수 있다. 얕은 트렌치 분리부(104)는 유전체 재료를 포함할 수 있다. 얕은 트렌치 분리부(104)를 위한 유전체 재료는 LPCVD(저압 화학적 기상 성막), 플라즈마 강화 CVD 또는 유동성 CVD에 의해 형성되는, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물(SiON), SiOCN, SiCN, 불소-도핑된 실리케이트 유리(FSG) 또는 로우-k 유전체 재료를 포함할 수 있다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 얕은 트렌치 분리부(104)에 다른 재료 및 구조체가 사용될 수 있다.The
집적 회로(100)는 얕은 트렌치 분리부(104) 및 기판(102) 상에 위치된 층간 유전체 층(106)을 포함한다. 층간 유전체 층(106)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, SiCOH, SiOC, 또는 유기 중합체 중 일종 이상을 포함할 수 있다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 다른 유형의 유전체 재료가 층간 유전체 층(106)에 사용될 수 있다.The
집적 회로(100)는 층간 유전체 층(106) 상에 위치된 층간 유전체 층(108)을 포함한다. 층간 유전체 층(108)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, SICOH, SiOC, 또는 유기 중합체 중 일종 이상을 포함할 수 있다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 다른 유형의 유전체 재료가 층간 유전체 층(108)에 사용될 수 있다.The
집적 회로(100)는 금속 게이트(114)를 포함한다. 금속 게이트(114)는 반도체 기판(102)과 함께 형성된 트랜지스터의 게이트 전극에 대응할 수 있다. 일례로, 금속 게이트(114)는 게이트-올-어라운드 트랜지스터의 금속 게이트이다. 이 경우, 금속 게이트(114)는 전술한 바와 같이 반도체 나노시트를 피복할 수 있다. 반도체 나노시트는 게이트 유전체에 대응하는 유전체 재료의 하나 이상의 층으로 피복될 수 있으며, 이들 층은 다시 금속 게이트(114)에 의해 피복된다. 나노시트는 게이트-올-어라운드 트랜지스터의 채널 영역에 대응한다.The
금속 게이트(114)는 하나 이상의 도전 재료층을 포함한다. 도전 재료는 폴리실리콘, 알루미늄, 구리, 티타늄, 탄탈, 텅스텐, 코발트, 몰리브덴, 탄탈 질화물, 니켈 실리사이드, 코발트 실리사이드, TiN, WN, TiAl, TiAlN, TaCN, TaC, TaSiN, 금속 합금 또는 다른 유형의 도전 재료 중 일종 이상을 포함할 수 있다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 다른 재료가 금속 게이트에 사용될 수 있다.
금속 게이트(114)는 측벽 스페이서(116)에 의해 피복될 수 있다. 측벽 스페이서(116)는 복수의 유전체 재료층을 포함할 수 있다. 복수의 유전체 재료층은 실리콘 질화물, SiON, SiOCN, SiCN, 실리콘 산화물 또는 다른 유전체 재료를 포함할 수 있다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 측벽 스페이서(116)에 다른 유전체 재료가 사용될 수 있다.The
집적 회로(100)는 예시된 실시예에서 에피택셜 층인 소스 및 드레인 영역(110)을 포함한다. 소스 및 드레인 에피택셜 층(110)은 기판(102)으로부터 에피택셜 방식으로 형성된다. N-채널 트랜지스터의 예에서, 소스 및 드레인 에피택셜 층(110)은 SiCP의 예에서 Si, SiP, SiC 중 일종 이상을 포함할 수 있다. P-채널 트랜지스터의 예에서, 소스 및 드레인 에피택셜 영역(110)은 Si, Ge 또는 SiGe를 포함할 수 있다. 소스 및 드레인 에피택셜 영역(110)은 다양한 N-형 및 P-형 도펀트로 도핑될 수 있다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 소스 및 드레인 에피택셜 영역(110)에 다른 재료 및 구조체가 사용될 수 있다. 소스 및 드레인 영역 에피택셜 층(110) 및 금속 게이트(114)는 트랜지스터(103)의 단자이다.
집적 회로(100)는 층간 유전체 층(108)에 형성된 트렌치(120, 121)를 포함한다. 트렌치(120)는 소스 및 드레인 에피택셜 영역(110) 중 하나까지 연장된다. 트렌치(121)는 금속 게이트(114)까지 연장된다. 유전체 재료층(122)이 층간 유전체 층(108)의 상부 표면, 트렌치(120, 121)의 측벽 및 노출된 소스 및 드레인 에피택셜 영역(110) 및 금속 게이트(114)의 상부를 피복한다. 일례로, 유전체 재료층은 실리콘 질화물을 포함하지만, 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 다른 재료가 사용될 수 있다.The
도 1b는 일 실시예에 따른 처리의 중간 단계에서의 집적 회로 다이(100)의 단면도이다. 도 1b에서, 실리사이드 층(126)이 소스/드레인 에피택셜 영역(110) 상에 형성되어 있다. 도 1b에서, 티타늄 질화물 층(124)이 층간 유전체 층(108)의 상부 표면, 트렌치(120, 121)의 측벽(119), 금속 게이트(114) 및 소스/드레인 에피택셜 영역(110) 상에 형성되어 있다. 티타늄 질화물 층(124)은 도 1a의 질화물 층(122) 상에 티타늄 층을 성막함으로써 형성될 수 있다. 티타늄 층은 물리적 기상 성막(PVD), CVD 또는 다른 적절한 성막 공정에 의해 성막될 수 있다. 티타늄 층이 성막된 후, 티타늄 질화물 층(124)은 티타늄 층의 질화에 의해 형성된다. 질화는 350 ℃ 내지 450 ℃의 온도에서 티타늄에 NH3를 흘리는 것으로 수행될 수 있다. 이로 인해 질소가 티타늄에 흡착될 수 있다. 그 결과, 티타늄 질화물 층(124)이 형성된다. 티타늄 질화물 층(124)은 트렌치 내의 금속 플러그로부터 다른 층 및 구조체로 불순물의 확산을 억제하는 장벽층이다.1B is a cross-sectional view of an integrated circuit die 100 at an intermediate stage of processing in accordance with one embodiment. In FIG. 1B , a
티타늄 질화물 층(124)이 형성된 후, 실리사이드(126)가 소스/드레인 에피택셜 영역(110)과 티타늄 질화물 층(124) 사이의 계면에 형성된다. 실리사이드(126)는 TiSix(TiSi, TiSi2 등)이며, 여기서 "x”는 각 티타늄 원자에 대한 실리콘 원자의 수를 나타낸다. 실리사이드(126)는 티타늄 질화물 층(124)이 성막된 후에 열 어닐링을 수행하는 것에 의해 형성된다. 열 어닐링으로 TiSix가 생성된다.After the
일 실시예에서, 티타늄 층의 성막 전에, 사전 세정 동작이 수행될 수 있다. 사전 세정 동작은 티타늄의 성막 이전에 천연 산화물 또는 다른 원치 않는 물질을 제거할 수 있다.In one embodiment, prior to deposition of the titanium layer, a pre-clean operation may be performed. A pre-clean operation may remove native oxides or other unwanted materials prior to deposition of titanium.
도 1c는 일 실시예에 따른 처리의 중간 단계에서의 집적 회로(100)의 단면도이다. 하부 반사 방지 코팅(128)이 실리콘 질화물 층(124)상의 트렌치(120, 121)에 성막되어 있다. 하부 반사 방지 코팅(128)은 초기에 층간 유전체 층(108) 위의 티타늄 질화물 층(124) 상의 트렌치(120, 121)에 퇴적된다. 하부 반사 방지 코팅(128)의 퇴적 후에, 층간 유전체 층(108) 위의 티타늄 질화물 층(124)의 상부로부터 하부 반사 방지 코팅(128)을 제거하기 위해 시간 설정 에칭이 수행된다. 하부 반사 방지 코팅(128)은 트렌치(120, 121)에 잔류한다. 하부 반사 방지 코팅(128)은 트렌치(120, 121)를 완전히 채우지 않는다. 하부 반사 방지 코팅(128)은 유기 재료 또는 무기 재료를 포함할 수 있다. 일례로, 하부 반사 방지 코팅(128)은 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드로 형성되지만, 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 다른 재료가 사용될 수 있다.1C is a cross-sectional view of the
도 1d는 일 실시예에 따른 처리의 중간 단계에서의 집적 회로(100)의 단면도이다. 티타늄 질화물 층(124)은 층간 유전체 층(108)의 상부로부터 제거되어 있다. 티타늄 질화물 층(124)은 습식 에칭에 의해 제거될 수 있다. 대안적으로, 티타늄 질화물을 제거하기 위해 다른 에칭 공정이 적용될 수 있다.1D is a cross-sectional view of the
도 1e는 일 실시예에 따른 처리의 중간 단계에서의 집적 회로(100)의 단면도이다. 도 1d에서, 하부 반사 방지 코팅(128)이 제거되어 있다. 하부 반사 방지 코팅(128)은 에칭 공정을 수행하는 것에 의해 제거될 수 있다. 일례로, 에칭 공정은 O2의 존재하에 플라즈마 애싱(ash) 공정을 포함한다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 다른 에칭 공정이 적용될 수 있다.1E is a cross-sectional view of an
도 1f는 일 실시예에 따른 처리의 중간 단계에서의 집적 회로(100)의 단면도이다. 도 1f에서, 티타늄 질화물 층(124)은 에칭되어 트렌치(120, 121)의 측벽(119)으로부터 대부분 제거되어 있다. 티타늄 질화물 층(124)의 일부는 트렌치(120, 121)의 바닥의 측벽(119)과 접촉한 채로 잔류한다. 티타늄 질화물 층(124)은 실리사이드(126) 및 금속 게이트(114) 상에 잔류한다.1F is a cross-sectional view of the
일 실시예에서, 티타늄 질화물 층(124)을 에칭하여 도 1f에 예시된 구조체를 형성하기 위해 원자층 에칭(ALE) 공정이 적용된다. ALE 공정은 원자층 성막 공정(ALD)과 유사하다. ALE 공정에서는 다양한 가스, 유체 또는 재료가 선택된 기간 동안 공정 챔버로 유입된다. ALE 공정의 각 사이클은 여러 단계에서 여러 재료를 유동시키는 것을 포함한다. 각 사이클로부터 티타늄 질화물 층(124)의 원자층 또는 분자층이 제거될 수 있다.In one embodiment, an atomic layer etching (ALE) process is applied to etch the
일례로, ALE 사이클은 예를 들어, 1초 내지 10초의 선택된 시간 동안 공정 챔버 내로 WCl5를 유동시키는 것을 포함한다. 그런 다음, ALE 사이클은 예컨대 1-6초간 공정 챔버 내로 아르곤 가스를 흘리는 퍼지 단계를 포함한다. 그런 다음, ALE 사이클은 예컨대, 1-10초의 선택된 시간 동안 공정 챔버 내로 O2를 흘리는 단계를 포함한다. 그런 다음, ALE 사이클은 예컨대, 2-15초의 선택된 시간 동안 공정 챔버 내로 아르곤 가스를 흘리는 제2 퍼지 단계를 포함한다. 각 사이클로부터 티타늄 질화물 층(124)의 원자층 또는 분자층이 제거된다. ALE 공정의 사이클 수를 제어함으로써 티타늄 질화물 층(124)의 에칭량을 엄격하게 제어할 수 있다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 다른 ALE 공정, 사이클, 시간 및 재료가 사용될 수 있다.In one example, the ALE cycle includes flowing WCl 5 into the process chamber for a selected time of, for example, 1 second to 10 seconds. The ALE cycle then includes a purge step, for example, flowing argon gas into the process chamber for 1-6 seconds. The ALE cycle then includes flowing O 2 into the process chamber for a selected time period of, for example, 1-10 seconds. The ALE cycle then includes a second purge step of flowing argon gas into the process chamber for a selected time period of, for example, 2-15 seconds. An atomic or molecular layer of
아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, ALE 공정에 대한 파라미터를 동적으로 선택하는 데 머신 러닝 프로세스가 적용된다. 머신 러닝 프로세스는 각 ALE 공정에 대한 파라미터를 동적으로 선택하도록 분석 모델을 학습한다. 분석 모델은 원하는 양의 티타늄 질화물 층(124)을 제거하기 위해 ALE 공정과 관련된 재료, 유동 지속 시간, 유동 압력, 온도 및 기타 파라미터를 선택할 수 있다.As described in more detail below, a machine learning process is applied to dynamically select parameters for the ALE process. The machine learning process trains the analytic model to dynamically select parameters for each ALE process. The analytical model may select the material, flow duration, flow pressure, temperature, and other parameters associated with the ALE process to remove the desired amount of
도 1g는 일 실시예에 따른 처리의 중간 단계에서의 집적 회로(100)의 단면도이다. 도 1g에서, 티타늄 질화물 층(130)이 트렌치(120, 121)의 측벽(119) 및 층간 유전체 층(108)의 상부에 성막되어 있다. 티타늄 질화물 층(130)은 장벽층일 수 있다. 티타늄 질화물 층(130)은 ALD 공정으로 성막될 수 있다. ALD 공정은 티타늄 질화물 층(130)을 고도로 조절된 방식으로 원하는 두께로 성막한다. 특히, 티타늄 질화물 층(130)의 두께는 성막 공정에 사용되는 ALD 사이클의 수를 기초로 조절될 수 있다. 티타늄 질화물 층(130)은 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 다른 성막 공정을 이용하여 성막될 수 있다. 티타늄 질화물 층(130)은 티타늄 질화물 층(124)과 접촉한다. 티타늄 질화물 층(130)은 해당 티타늄 질화물 층(130)이 원자층 성막 공정으로 형성되는 반면, 티타늄 질화물 층(124)은 도 1b와 관련하여 전술한 바와 같이 티타늄 층의 질화에 의해 형성된다는 점에서 티타늄 질화물 층(124)과 상이하다. 티타늄 질화물 층(130)과 티타늄 질화물 층(124)은 모두 트렌치(120, 121)의 측벽(119)과 접한다. 티타늄 질화물 층(130)은 티타늄 질화물 층(124)의 잔류부의 수직 높이(vertical extent)보다 높은 트렌치(120, 121) 내에서의 수직 높이를 가진다. 일 실시예에서, 티타늄 질화물 층(130)을 형성하기 전에 사전 세정 공정이 수행된다.1G is a cross-sectional view of the
도 1g에서, 코발트 시드층(132)이 티타늄 질화물 층(124) 상에 형성된다. 코발트 시드층(132)은 PVD 공정에 의해 성막될 수 있다. 코발트 시드층(132)은 예를 들어, 두께가 6 nm 미만으로 매우 얇다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 코발트 시드층(132)을 위한 다른 성막 공정 및 두께가 적용될 수 있다.In FIG. 1G , a
도 1h는 일 실시예에 따른 처리의 중간 단계에서의 집적 회로(100)의 단면도이다. 도 1h에서, 코발트 층(134)dl 시드층(132) 상에 성막된다. 특히, 시드층(132)은 코발트 층(134)을 성장시키기 위해 사용된다. 코발트 층(134)은 트렌치(120, 121)를 채운다. 일례로, 코발트 층(134)은 무전해 코발트 도금 공정에 의해 성막된다. 무전해 코발트 도금 공정은 시드층(130)으로부터 코발트 층(134)을 성장시킨다. 시드층(130)은 구리층(134)에 의해 포함되었기 때문에 도 1h에서 부호 병기되지 않는다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 코발트 층(134)의 성막에 다른 공정이 적용될 수 있다.1H is a cross-sectional view of the
도 1i는 일 실시예에 따른 중간 처리 단계에서의 집적 회로(100)의 단면도이다. 도 1i에서, 화학적 기계적 평탄화 공정(CMP)이 수행되었다. CMP 공정은 층간 유전체 층(108)의 상부로부터 코발트 층(134) 및 티타늄 질화물 층(130)을 제거한다. 또한, CMP 공정은 층간 유전체 층(108)의 일부를 제거한다. 이 공정에 의해 코발트 플러그(136)가 트렌치(120, 121)에 형성되었다. 코발트 플러그(136)는 티타늄 질화물 층(124) 및 티타늄 질화물 층(130) 상에 위치된다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 코발트 플러그(136)를 형성하는 데 다른 공정이 이용될 수 있다.1I is a cross-sectional view of the
도 1j는 일 실시예에 따른 처리의 중간 단계에서의 집적 회로(100)의 단면도이다. 도 1j에서, MCESL 층(140)이 층간 유전체 층(108) 및 코발트 플러그(136) 상에 증착되었다. 일례로, MCESL 층(140)은 100Å 내지 140Å의 두께를 가진다. MCESL 층은 물리적 기상 성막, 화학적 기상 성막, 원자층 성막 또는 다른 적절한 성막 공정에 의해 형성될 수 있다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 MCESL 층(140)에 대해 다른 공정 및 두께가 적용될 수 있다.1J is a cross-sectional view of the
티타늄 질화물 층(142)이 MCESL 층(140) 상에 성막되었다. 티타늄 질화물 층(142)은 40Å 내지 80Å의 두께를 가진다. 티타늄 질화물 층(142)은 PVD 공정에 의해 형성된 고 저항 티타늄 질화물 층일 수 있다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 티타늄 질화물 층(142)에 대해 다른 공정 및 두께가 적용될 수 있다.A
MCESL 층(144)이 티타늄 질화물 층(142) 상에 성막되었다. 일례로, MCESL 층(144)은 70Å 내지 110Å의 두께를 가진다. MCESL 층(144)은 PVD 공정, CVD 공정, ALD 공정 또는 다른 적절한 성막 공정에 의해 형성될 수 있다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 MCESL 층(144)에 대해 다른 공정 및 두께가 적용될 수 있다.An
도 1k는 일 실시예에 따른 처리의 중간 단계에서의 집적 회로(100)의 단면도이다. 도 1k에서, 티타늄 질화물 층(142) 및 MCESL 층(144)의 엣지를 패턴화하기 위해 포토리소그래피 공정이 적용된다. 이에 따라 MCESL 층(140)의 일부가 노출된다. 포토리소그래피 공정은 포토레지스트를 퇴적 및 패턴화하고, 습식 에칭, 건식 에칭 또는 다른 유형의 에칭을 수행하는 것을 포함할 수 있다.1K is a cross-sectional view of the
도 1l은 일 실시예에 따른 처리의 중간 단계에서의 집적 회로(100)의 단면도이다. 도 1l에서, MCESL 층(144)이 다시 성막되었다. 특히, 상기 층(144)에 추가의 80-120Å의 MCESL이 퇴적되었다. 추가로, 층간 유전체 층(146)이 성막되었다. 층간 유전체 층(146)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 층간 유전체 층(146)은 CVD, PVD 또는 다른 적절한 성막 공정에 의해 성막될 수 있다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 충간 유전체 층(146)에 대해 다른 재료 및 공정이 적용될 수 있다.11 is a cross-sectional view of an
도 1m은 일 실시예에 따른 처리의 중간 단계에서의 집적 회로(100)의 단면도이다. 도 1m에서, 트렌치(148, 150, 152)가 MCESL 층(144), 층간 유전체 층(146) 및 MCESL 층(140)에서 개방됨으로써 티타늄 질화물 층(142) 및 코발트 플러그(136)가 노출된다. 트렌치는 습식 에칭, 건식 에칭 또는 다른 유형의 에칭에 의해 형성될 수 있다.1M is a cross-sectional view of an
도 1n은 일 실시예에 따른 처리의 중간 단계에서의 집적 회로(100)의 단면도이다. 도 1n에서, 코발트 플러그(136)의 일부가 습식 에칭을 통해 제거되었다.1N is a cross-sectional view of the
도 1o는 일 실시예에 따른 처리의 중간 단계에서의 집적 회로(100)의 단면도이다. 도 1o에서, 노출된 코발트 플러그(136) 및 티타늄 질화물 층(142)의 노출된 부분 상에 캡(154)이 형성되었다. 캡(154)은 텅스텐을 포함할 수 있고, 상향식 성막으로 형성될 수 있다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 캡(154)에 대해 다른 재료 및 성막 공정이 적용될 수 있다.1O is a cross-sectional view of an
도 1p는 일 실시예에 따른 처리의 중간 단계에서의 집적 회로(100)의 단면도이다. 도 1p에서, 도전 플러그(156)가 캡(154)과 접촉되게 트렌치(148, 150, 152)에 형성되었다. 도전 플러그(156)는 플러그(136) 및 티타늄 질화물 층(142)에 전기적으로 연결된다. 도전 플러그(156)는 루테늄을 포함할 수 있고, 상향식 외부 성막 공정으로 성막될 수 있다. 플러그(156)에 대해 다른 재료 및 성막 공정이 적용될 수 있다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 상기 플러그(156), 상기 층(144) 및 상기 층간 유전체 층(146)의 상부를 평탄화하기 위해 CMP 공정이 수행될 수 있다.1P is a cross-sectional view of an
도 1q는 일 실시예에 따른 처리의 중간 단계에서의 집적 회로(100)의 단면도이다. 도 1q에서, 알루미늄 산화물 층(160) 및 로우-k 유전체 층(162)이 성막되었다. 로우-k 유전체 층(162)은 다공성 실리콘 산화물, 유기 실리케이트 유리 또는 다른 유형의 로우-k 유전체를 포함할 수 있다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 전술한 것 이외의 다른 재료가 사용될 수 있다.1Q is a cross-sectional view of the
알루미늄 산화물 층(160) 및 로우-k 유전체 층(162)은 도전 플러그(156)를 노출시키는 트렌치(164, 166, 168)를 형성하기 위해 패턴화되고 에칭되었다. 트렌치(164, 166, 168)는 포토레지스트의 패턴화 및 습식 또는 건식 에칭의 수행을 포함하는 표준 포토리소그래피 및 에칭 기술을 이용하여 형성될 수 있다.
도 1r은 일 실시예에 따른 집적 회로(100)의 단면도이다. 도 1r에서, 구리 플러그(170)가 트렌치(164, 166, 168)에 형성되었다. 구리 플러그(170)는 물리적 기상 성막 또는 다른 적절한 공정을 이용하여 구리 시드층(172)을 성막함으로써 형성될 수 있다. 구리 시드층(172)이 형성된 후, 구리 플러그(170)는 무전해 구리 도금 공정에 의해 형성될 수 있다. 구리 플러그(170)가 형성된 후에, CMP 공정이 수행될 수 있다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 다른 공정 및 재료가 사용될 수 있다.1R is a cross-sectional view of an
도 2a는 일 실시예에 따른 도 1a-1r의 집적 회로(100)의 확대 단면도(도 1r의 2A-2A 라인을 따른)이다. 도 2a의 도면은 소스/드레인 에피택셜 영역(110)과 접촉하는 코발트 플러그(136)의 영역에 초점을 맞추고 있다. 도 2a의 도면은 질화를 통해 티타늄 질화물 층(124)을 형성하는 공정의 일부로서 성막된 티타늄 층의 부분(174)을 예시한다. 티타늄 층의 부분(174)은 실리사이드 층(126)과 접촉되게 위치된다. 전술한 바와 같이 질화에 의해 형성된 티타늄 질화물 층(124)은 티타늄 층(174) 상에 위치되고 층간 유전체 층(108)에 형성된 트렌치(120)의 측벽(119)의 하부 부분과 접촉한다. 전술한 바와 같이 ALD 공정으로 형성된 티타늄 질화물 층(130)은 티타늄 질화물 층(124) 상에 위치되고 트렌치(120)의 측벽(119)의 상부 부분과 접촉한다.2A is an enlarged cross-sectional view (along
도 2a의 구조체는 낮은 전류 누설을 제공하는 장점이 있다. 트렌치(120)의 측벽(119)의 하부 부분과 접촉하는 티타늄 질화물 층(124)에 의해 제공되는 여분의 버퍼로 인해, 상기 구조체는 전술한 ALE 공정을 정교하게 제어함으로써 형성될 수 있다. 특히, ALE 공정은 티타늄 질화물 층(124)의 일부가 트렌치(120)의 측벽(119) 상에 남아 있도록 보장하는 방식으로 수행될 수 있다.The structure of Figure 2a has the advantage of providing low current leakage. Due to the extra buffer provided by the
도 2b는 다른 실시예에 따른 도 1a-1r의 집적 회로(100)의 확대 단면도(도 1r의 2A-2A 라인을 따라)이다. 도 2b의 실시예에서, ALE 공정은 티타늄 질화물 층(124)이 트렌치(120)의 측벽(119) 상에 잔류하지 않도록 정교하게 제어되었다. 이에 따라 소스/드레인 에피택셜 영역(110)에 낮은 저항 접촉을 제공하는 장점이 제공된.2B is an enlarged cross-sectional view (along
도 3a는 일 실시예에 따른 도 1a-1r의 집적 회로(100)의 확대 단면도(도 1r의 3A-3A 라인을 따라)이다. 도 3a의 도면은 금속 게이트(114)와 접촉하는 코발트 플러그(136)에 초점을 맞추고 있다. 도 3a의 도면은 질화를 통해 티타늄 질화물 층(120)을 형성하기 위한 공정의 일부로서 성막된 티타늄 층의 부분(176)을 예시한다. 티타늄 층의 부분(176)은 금속 게이트(114)와 접촉되게 위치된다. 전술한 바와 같이 질화에 의해 형성된 티타늄 질화물 층(124)은 티타늄 층(176) 상에 위치되고 층간 유전체 층(108)에 형성된 트렌치(121)의 측벽(119)의 하부 부분과 접촉한다. 전술한 바와 같이 ALD 공정으로 형성된 티타늄 질화물 층(130)은 티타늄 질화물 층(124) 상에 위치되고, 트렌치(121)의 측벽(119)의 상부 부분과 접촉한다.3A is an enlarged cross-sectional view (along
도 3a의 구조체는 낮은 전류 누설을 제공하는 장점이 있다. 트렌치(121)의 측벽(119)의 하부 부분과 접촉하는 티타늄 질화물 층(124)에 의해 제공되는 여분의 버퍼로 인해, 상기 구조체 전술한 ALE 공정을 정교하게 제어함으로써 형성될 수 있다. 특히, ALE 공정은 티타늄 질화물 층(124)의 일부가 트렌치(121)의 측벽(119) 상에 잔류하도록 보장하는 방식으로 수행될 수 있다.The structure of Figure 3a has the advantage of providing low current leakage. Due to the extra buffer provided by the
도 3b는 대안적인 실시예에 따른 도 1a-1r의 집적 회로(100)의 확대 단면도(도 1r의 3A-3A 라인을 따라)이다. 도 3b의 실시예에서, ALE 공정은 티타늄 질화물 층(124)이 트렌치(121)의 측벽(119) 상에 잔류하지 않도록 정교하게 제어되었다. 이에 따라 금속 게이트(114)에 낮은 저항 접촉을 제공하는 장점이 제공된다.3B is an enlarged cross-sectional view (along
도 4a는 일 실시예에 따른 도 1a-1r의 집적 회로(100)의 확대 단면도(도 1r의 2A-2A 라인을 따른)이다. 도 4a의 구조체는 티타늄 질화물 층(124, 130) 및 티타늄 층(174)이 곡선 프로파일이 아닌 평탄한 프로파일을 가지는 것을 제외하고는 도 2a의 구조체와 실질적으로 유사하다. 도 4b는 대안적인 실시예에 따른 도 1a-1r의 집적 회로(100)의 확대 단면도(도 1r의 2A-2A 라인을 따른)이다. 도 4b의 구조체는 티타늄 질화물 층(124, 130)과 티타늄 층(174)이 곡선 프로파일이 아닌 평탄한 프로파일을 가진다는 점을 제외하고는 도 2b의 구조체와 실질적으로 유사하다.4A is an enlarged cross-sectional view (along
도 5a는 일 실시예에 따른 도 1a-1r의 집적 회로(100)의 확대 단면도(도 1r의 3A-3A 라인을 따른)이다. 도 5a의 구조체는 티타늄 질화물 층(124, 130) 및 티타늄 층(176)이 곡선 프로파일이 아닌 평탄한 프로파일을 가진다는 것을 제외하고는 도 3a의 구조체와 실질적으로 유사하다. 도 5b는 대안적인 실시예에 따른 도 1a-1r의 집적 회로(100)의 확대 단면도(도 1r의 3A-3A 라인을 따른)이다. 도 5b의 구조체는 티타늄 질화물 층(124, 130) 및 티타늄 층(176)이 곡선 프로파일이 아닌 평탄한 프로파일을 가진다는 것을 제외하고는 도 3b의 구조체와 실질적으로 유사하다.5A is an enlarged cross-sectional view (along
도 6a는 일 실시예에 따른 반도체 프로세스 시스템(600)의 예시이다. 반도체 프로세스 시스템(600)은 도 1a-5b와 관련하여 예시되고 설명된 공정 및 구조체와 함께 ALE 공정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 반도체 프로세스 시스템(600)은 내부 공간(603)을 포함하는 공정 챔버(602)를 포함한다. 지지체(606)가 내부 공간(603) 내에 위치되고, 박막 에칭 공정 중에 기판(604)을 지지하도록 구성된다. 반도체 프로세스 시스템(600)은 기판(604) 상의 박막을 에칭하도록 구성된다. 반도체 프로세스 시스템(600)은 박막 에칭 파라미터를 동적으로 조정하는 제어 시스템(624)을 포함한다. 제어 시스템(624)의 상세는 반도체 프로세스 시스템(600)의 동작의 설명 후에 제공된다.6A is an illustration of a
일 실시예에서, 반도체 프로세스 시스템(600)은 제1 유체 공급원(608) 및 제2 유체 공급원(610)을 포함한다. 제1 유체 공급원(608)은 내부 공간(603)에 제1 유체를 공급한다. 제2 유체 공급원(610)은 내부 공간에 제2 유체를 공급한다. 제1 및 제2 유체는 모두 기판(604) 상의 박막의 에칭에 기여한다. 도 6a는 유체 공급원(608, 610)을 예시하지만, 실제, 유체 공급원(608, 610)은 유체 이외의 물질을 포함하거나 공급할 수 있다. 예를 들어, 유체 공급원(608, 610)은 에칭 공정을 위한 모든 물질을 제공하는 물질 공급원을 포함할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 반도체 프로세스 시스템(600)은 ALE 공정을 수행하는 ALE 시스템이다. ALE 시스템은 에칭 공정을 여러 사이클로 수행한다. 각 사이클은 유체 공급원(608)으로부터 제1 에칭 유체를 유동시킨 다음, 퍼지 공급원(612, 624) 중 하나 또는 양자 모두로부터 퍼지 가스를 유동시킴으로써 에칭 챔버로부터 제1 에칭 유체를 퍼징한 다음, 유체 공급원(610)으로부터 제2 에칭 유체를 유동시킨 다음, 퍼지 공급원(612, 624) 중 하나 또는 양자 모두로부터 퍼지 가스를 유동시킴으로써 에칭 챔버로부터 제2 에칭 유체를 퍼지하는 것을 포함한다. 이것은 단일 ALE 사이클에 대응한다. 각 사이클은 에칭되는 박막으로부터 원자층 또는 분자층을 에칭한다.In one embodiment, the
반도체 프로세스 시스템(600)에 의해 생성된 박막의 파라미터는 많은 공정 조건에 의해 영향을 받을 수 있다. 공정 조건은 한정되는 것은 아니지만, 유체 공급원(608, 610)에 남아 있는 유체 또는 물질의 잔류량, 유체 공급원(608, 610)으로부터의 유체 또는 물질의 유량, 유체 공급원(608, 610)에 의해 제공되는 유체의 압력, 유체 또는 재료를 공정 챔버(602) 내로 운반하는 튜브 또는 도관의 길이, 공정 챔버(602)를 정의하거나 이에 포함되는 앰플의 사용 기간, 공정 챔버(602) 내의 온도, 공정 챔버(602) 내의 습도, 공정 챔버(602) 내의 압력, 공정 챔버(602) 내의 반사광 흡수, 반도체 웨이퍼(604)의 표면 특징, 유체 공급원(608, 610)에 의해 제공된 재료의 조성, 유체 공급원(608. 610)에 의해 제공된 재료의 상(phase), 에칭 공정의 지속 시간, 에칭 공정의 개별 단계의 지속 시간 및 위에 구체적으로 열거되지 않은 인자를 포함한 다양한 기타 인자를 포함할 수 있다.The parameters of the thin film produced by the
에칭 공정 도중의 다양한 공정 조건의 조합은 ALE 공정에 의해 에칭된 박막의 잔여 두께를 결정한다. 공정 조건으로 인해 목표 파라미터에 해당하는 잔여 두께를 가지지 않는 박막이 생성될 수 있다. 이 경우, 반도체 웨이퍼(604)로부터 형성된 집적 회로는 적절하게 기능하지 않을 수 있다. 반도체 웨이퍼의 배치(batch)의 품질이 저하될 수 있다. 경우에 따라, 일부 반도체 웨이퍼를 폐기해야 할 수도 있다.The combination of various process conditions during the etching process determines the remaining thickness of the thin film etched by the ALE process. A thin film that does not have a residual thickness corresponding to a target parameter may be generated due to process conditions. In this case, the integrated circuit formed from the
반도체 프로세스 시스템(600)은 제어 시스템(624)을 이용하여 공정 조건을 동적으로 조정하여 에칭 공정이 목표 파라미터 또는 특성 내에 속하는 파라미터 또는 특성을 갖는 박막을 생성하도록 보장한다. 제어 시스템(624)은 반도체 프로세스 시스템(600)과 관련된 처리 장비에 연결된다. 처리 장비는 도 6a에 예시된 구성 요소 및 도 6a에 예시되지 않은 구성 요소를 포함할 수 있다. 제어 시스템(624)은 유체 공급원(608, 610)으로부터의 재료의 유량, 유체 공급원(608, 610)에 의해 공급되는 재료의 온도, 유체 공급원(608, 610)에 의해 제공되는 유체의 압력, 퍼지 공급원(612, 614)으로부터의 물질의 유량, 유체 공급원(608, 610) 및 퍼지 공급원(612, 614)으로부터의 물질의 흐름 지속 시간, 공정 챔버(602) 내의 온도, 공정 챔버(602) 내의 압력, 공정 챔버(602) 내의 습도 및 박막 에칭 공정의 다른 측면을 제어할 수 있다. 제어 시스템(624)은 박막 에칭 공정이 목표 잔여 두께, 목표 조성, 목표 결정 배향 등과 같은 목표 파라미터를 가지는 박막을 형성하도록 이러한 공정 파라미터를 제어한다. 제어 시스템에 관한 추가의 상세는 도 7-9와 관련하여 제공된다.The
일 실시예에서, 제어 시스템(624)은 하나 이상의 통신 채널(625)을 통해 제1 및 제2 유체 공급원(608, 610)에 통신 가능하게 결합된다. 제어 시스템(624)은 통신 채널(625)을 통해 제1 유체 공급원(608) 및 제2 유체 공급원(610)에 신호를 전송할 수 있다. 제어 시스템(624)은 부분적으로 부산물 센서(622)로부터의 센서 신호에 응답하여 제1 및 제2 유체 공급원(608, 610)의 기능을 제어할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 반도체 프로세스 시스템(600)은 제1 유체 공급원(608)으로부터의 제1 유체의 유량을 제어하기 위한 하나 이상의 밸브, 펌프 또는 다른 유동 제어 메커니즘을 포함할 수 있다. 이러한 유동 제어 메커니즘은 유체 공급원(608)의 일부일 수 있거나 유체 공급원(608)으로부터 분리될 수 있다. 제어 시스템(624)은 이러한 유동 제어 메커니즘 또는 이러한 유동 제어 메커니즘을 제어하는 시스템에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 제어 시스템(624)은 이들 메커니즘을 제어함으로써 제1 유체의 유량을 제어할 수 있다. 제어 시스템(600)은 제1 유체 및 제1 유체 공급원(608)과 관련하여 전술한 것과 동일한 방식으로 제2 유체 공급원(610)으로부터 제2 유체의 흐름을 제어하는 밸브, 펌프, 또는 다른 유동 제어 메커니즘을 포함할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 반도체 프로세스 시스템(600)은 매니폴드 믹서(616) 및 유체 분배기(618)를 포함한다. 매니폴드 믹서(616)는 제1 유체 공급원(608)과 제2 유체 공급원(610)으로부터 제1 유체와 제2 유체를 함께 또는 개별적으로 수용한다. 매니폴드 믹서(616)는 제1 유체, 제2 유체, 또는 제1 및 제2 유체의 혼합물을 유체 분배기(618)에 제공한다. 유체 분배기(618)는 매니폴드 믹서(616)로부터 일종 이상의 유체를 수용하고 해당 일종 이상의 유체를 공정 챔버(602)의 내부 공간(603) 내로 분배한다.In one embodiment,
일 실시예에서, 제1 유체 공급원(608)은 제1 유체 채널(630)에 의해 매니폴드 믹서(616)에 결합된다. 제1 유체 채널(630)은 유체 공급원(608)으로부터 매니폴드 믹서(616)로 제1 유체를 운반한다. 제1 유체 채널(630)은 제1 유체 공급원(608)으로부터 매니폴드 믹서(616)로 제1 유체를 통과시키기 위한 튜브, 파이프 또는 다른 적절한 채널일 수 있다. 제2 유체 공급원(610)은 제2 유체 채널(632)에 의해 매니폴드 믹서(616)에 결합된다. 제2 유체 채널(632)은 제2 유체 공급원(610)으로부터 매니폴드 믹서(616)로 제2 유체를 운반한다.In one embodiment, the first
일 실시예에서, 매니폴드 믹서(616)는 제3 유체 라인(634)에 의해 유체 분배기(618)에 결합된다. 제3 유체 라인(634)은 매니폴드 믹서(616)로부터 유체 분배기(618)로 유체를 운반한다. 제3 유체 라인(634)은 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 제1 유체, 제2 유체, 제1 및 제2 유체의 혼합물 또는 다른 유체를 운반할 수 있다. In one embodiment, the
제1 및 제2 유체 공급원(608, 610)은 유체 탱크를 포함할 수 있다. 유체 탱크는 제1 및 제2 유체를 저장할 수 있다. 유체 탱크는 제1 및 제2 유체를 선택적으로 유출할 수 있다.The first and second
일 실시예에서, 반도체 프로세스 시스템(600)은 제1 퍼지 공급원(612) 및 제2 퍼지 공급원(614)을 포함한다. 제1 퍼지 공급원은 제1 퍼지 라인(636)에 의해 제1 유체 라인(630)에 결합된다. 제2 퍼지 소스는 제2 퍼지 라인(638)에 의해 유체 라인(632)에 결합된다. 실제, 제1 및 제2 퍼지 공급원은 단일 퍼지 공급원일 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 제1 및 제2 퍼지 공급원(612, 614)은 공정 챔버(602)의 내부 공간(603) 내로 퍼지 가스를 공급한다. 퍼지 유체는 공정 챔버(602)의 내부 공간(603)으로부터의 제1 유체, 제2 유체, 제1 또는 제2 유체의 부산물 또는 다른 유체를 퍼지 또는 운반하도록 선택된 유체이다. 퍼지 유체는 기판(604), 기판(604) 상의 박막층, 제1 및 제2 유체 및 해당 제1 및 제2 유체의 부산물과 상호 작용하지 않도록 선택된다. 따라서, 퍼지 유체는 Ar 또는 N2를 포함하지만 이에 제한되지 않는 불활성 가스일 수 있다.In one embodiment, the first and
도 6a는 제1 유체 공급원(608) 및 제2 유체 공급원(610)을 예시하지만, 실제로 반도체 프로세스 시스템(600)은 다른 수의 유체 공급원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 프로세스 시스템(600)은 오직 하나의 유체 공급원 또는 3개 이상의 유체 공급원을 포함할 수 있다. 따라서, 반도체 프로세스 시스템(600)은 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 2개가 아닌 갯수의 유체 공급원을 포함할 수 있다.Although FIG. 6A illustrates a first
도 6b는 일 실시예에 따른 ALE 공정의 사이클을 예시하는 그래프이다. 도 6b의 그래프는 도 6a의 반도체 프로세스 시스템(600)에 의해 수행되는 ALE 공정에 대응할 수 있고, 도 1a-5b와 관련하여 예시되고 설명된 공정을 수행하여 구조체를 생성하는 데 이용될 수 있다. 시간(T1)에서 제1 에칭 유체가 흐르기 시작한다. 도 6b의 예에서, 제1 에칭 유체는 WCl5 이다. 제1 에칭 유체는 유체 공급원(608)으로부터 내부 공간(603) 내로 흐른다. 내부 공간(603)에서, 제1 에칭 유체는 티타늄 질화물 층(124)의 상부 노출층과 반응한다. 시간(T2)에서, 제1 에칭 유체(WCl5)는 유동을 중지한다. 일례로, T1과 T2 사이의 경과 시간은 1초 내지 10초이다.6B is a graph illustrating a cycle of an ALE process according to an embodiment. The graph of FIG. 6B may correspond to the ALE process performed by the
시간(T3)에서, 퍼지 가스가 흐르기 시작한다. 퍼지 가스는 퍼지 공급원((612, 624) 중 하나 또는 양자 모두로부터 흐른다. 일례로, 퍼지 가스는 아르곤, N2 또는 티타늄 질화물 층(124)과 반응하지 않고 제1 에칭 유체(WCl5)를 퍼지할 수 있는 다른 불활성 가스 중 하나이다. 시간(T4)에서, 퍼지 가스는 유동이 중지된다. 일례로, T3와 T4 사이의 경과 시간은 6초 내지 15초이다.At time T3, the purge gas begins to flow. A purge gas flows from one or both of the
시간(T5)에서, 제2 에칭 유체가 내부 공간(603) 내로 흐른다. 제2 에칭 유체는 유체 공급원(610)으로부터 내부 공간(603) 내로 흐른다. 일례로, 제2 에칭 유체는 O2이다. O2는 티타늄 질화물 층(124)의 상부 원자층 또는 분자층과 반응하고, 티타늄 질화물 층(124)의 상부 원자층 또는 분자층의 에칭을 완료한다. 시간(T6)에서, 제2 에칭 유체는 유동을 중지한다. 일례로, T5와 T6 사이의 경과 시간은 1초 내지 10초이다.At time T5 , a second etching fluid flows into the
시간(T7)에서, 퍼지 가스가 다시 유동하여 제2 에칭 유체의 내부 공간(603)을 퍼지한다. 시간(T8)에서, 퍼지 가스가 유동을 중지한다. T1과 T8 사이의 시간은 단일 ALE 사이클에 대응한다.At time T7, the purge gas flows again to purge the
실제로, ALE 공정은 티타늄 질화물 층의 초기 두께 및 티타늄 질화물 층의 원하는 최종 두께에 따라 5 내지 50 사이클을 포함할 수 있다. 각각의 사이클은 티타늄 질화물 층(124)의 원자층 또는 분자층을 제거한다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 다른 재료, 공정 및 경과 시간이 적용될 수 있다.In practice, the ALE process may include 5 to 50 cycles depending on the initial thickness of the titanium nitride layer and the desired final thickness of the titanium nitride layer. Each cycle removes an atomic or molecular layer of
도 7은 일 실시예에 따른 제어 시스템(624)의 블록도이다. 도 7의 제어 시스템(624)은 일 실시예에 따라 ALE 시스템(600)의 동작을 제어하도록 구성된다. 제어 시스템(624)은 도 1a-6b와 관련하여 설명된 공정, 구조체 및 시스템과 함께 적용될 수 있다. 제어 시스템(624)은 ALE 시스템(600)의 파라미터를 조정하기 위해 머신 러닝을 이용한다. 제어 시스템(624)은 ALE 공정에 의해 형성된 박막층이 선택된 사양에 속하는 것을 보장하기 위해 ALE 실행 사이 또는 심지어 ALE 사이클 사이에서 ALE 시스템(600)의 파라미터를 조정할 수 있다.7 is a block diagram of a
일 실시예에서, 제어 시스템(624)은 분석 모델(640) 및 트레이닝 모듈(training module)(641)을 포함한다. 트레이닝 모듈은 머신 러닝 프로세스로 분석 모델(640)을 트레이닝한다. 머신 러닝 프로세스는 선택된 특성을 갖는 박막을 형성하는 ALE 공정에 대한 파라미터를 선택하도록 분석 모델(640)을 트레이닝한다. 트레이닝 모듈(641)은 분석 모델(640)과 분리된 것으로 예시되었지만, 실제로 트레이닝 모듈(641)은 분석 모델(640)의 일부일 수 있다.In one embodiment, the
제어 시스템(624)은 트레이닝 세트 데이터(642)를 포함하거나 저장한다. 트레이닝 세트 데이터(642)는 히스토리 박막 데이터(644) 및 히스토리 공정 조건 데이터(646)를 포함한다. 히스토리 박막 데이터(644)는 ALE 공정으로부터 생성되는 박막과 관련된 데이터를 포함한다. 히스토리 공정 조건 데이터(646)는 박막을 생성한 ALE 공정 도중의 공정 조건과 관련된 데이터를 포함한다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 트레이닝 모듈(641)은 머신 러닝 프로세스로 분석 모델(640)을 트레이닝하기 위해 히스토리 박막 데이터(644) 및 히스토리 공정 조건 데이터(646)를 활용한다.
일 실시예에서, 히스토리 박막 데이터(644)는 이전에 에칭된 박막의 잔여 두께와 관련된 데이터를 포함한다. 예를 들어, 반도체 제조 시설의 운전 중에 수천 또는 수백 만 개의 반도체 웨이퍼가 몇 개월 또는 몇 년에 걸쳐 처리될 수 있다. 반도체 웨이퍼 각각은 ALE 공정에 의해 에칭된 박막을 포함할 수 있다. 각 ALE 공정 후에 박막의 두께는 품질 관리 공정의 일부로 측정된다. 히스토리 박막 데이터(644)는 ALE 공정에 의해 에칭된 각 박막의 두께를 포함한다. 따라서, 히스토리 박막 데이터(644)는 ALE 공정에 의해 에칭된 다수의 박막에 대한 두께 데이터를 포함할 수 있다.In one embodiment, historical thin film data 644 includes data relating to the residual thickness of a previously etched thin film. For example, thousands or millions of semiconductor wafers may be processed over months or years during operation of a semiconductor manufacturing facility. Each of the semiconductor wafers may include a thin film etched by an ALE process. After each ALE process, the thickness of the thin film is measured as part of the quality control process. The historical thin film data 644 includes the thickness of each thin film etched by the ALE process. Accordingly, the historical thin film data 644 may include thickness data for a plurality of thin films etched by the ALE process.
일 실시예에서, 히스토리 박막 데이터(644)는 또한 박막 에칭 공정의 중간 단계에서의 박막의 두께와 관련된 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, ALE 공정은 박막의 개별층이 에칭되는 중의 다수의 에칭 사이클을 포함할 수 있다. 히스토리 박막 데이터(644)는 개별 에칭 사이클 또는 에칭 사이클 그룹 이후의 박막에 대한 두께 데이터를 포함할 수 있다. 따라서, 히스토리 박막 데이터(644)는 ALE 공정 완료 후의 박막의 총 두께와 관련된 데이터뿐만 아니라 ALE 공정의 다양한 단계에서의 박막의 두께와 관련된 데이터도 포함할 수 있다.In one embodiment, the historical thin film data 644 may also include data related to the thickness of the thin film at an intermediate stage of the thin film etching process. For example, an ALE process may include multiple etch cycles while individual layers of the thin film are being etched. The historical thin film data 644 may include thickness data for the thin film after an individual etch cycle or group of etch cycles. Accordingly, the historical thin film data 644 may include not only data related to the total thickness of the thin film after completion of the ALE process, but also data related to the thickness of the thin film at various stages of the ALE process.
일 실시예에서, 히스토리 박막 데이터(644)는 ALE 공정에 의해 에칭된 박막의 조성과 관련된 데이터를 포함한다. 박막이 에칭된 후, 박막의 원소 또는 분자 조성을 판정하기 위해 측정을 수행할 수 있다. 박막을 성공적으로 에칭하면 특정 잔여 두께를 포함하는 박막이 생성된다. 성공적이지 않은 에칭 공정은 원하는 두께 또는 조성을 포함하지 않는 박막을 생성할 수 있다. 히스토리 박막 데이터(644)는 다양한 박막을 구성하는 원소 또는 화합물을 나타내는 측정 데이터를 포함할 수 있다.In one embodiment, the historical thin film data 644 includes data related to the composition of the thin film etched by the ALE process. After the thin film is etched, measurements can be performed to determine the elemental or molecular composition of the thin film. Successful etching of the thin film results in a thin film with a specified residual thickness. An unsuccessful etching process can produce thin films that do not contain the desired thickness or composition. The historical thin film data 644 may include measurement data representing elements or compounds constituting various thin films.
일 실시예에서, 히스토리 공정 조건(646)은 히스토리 박막 데이터(644)와 연관된 박막을 에칭하는 ALE 공정 중의 다양한 공정 조건 또는 파라미터를 포함한다. 따라서, 히스토리 박막 데이터(644) 중의 데이터를 가지는 각 박막에 대해, 히스토리 공정 조건 데이터(646)는 박막의 에칭 중에 존재했던 공정 조건 또는 파라미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 히스토리 공정 조건 데이터(646)는 ALE 공정 중의 공정 챔버 내의 압력, 온도 및 유체 유량과 관련된 데이터를 포함할 수 있다.In one embodiment,
히스토리 공정 조건 데이터(646)는 ALE 공정 중에 유체 공급원에 남아있는 전구체 물질의 잔류량과 관련된 데이터를 포함할 수 있다. 히스토리 공정 조건 데이터(646)는 공정 챔버(602)의 사용 기간, 공정 챔버(602)에서 수행된 에칭 공정의 수, 즉, 공정 챔버(602)의 최근의 세정 사이클 이후에 공정 챔버(602)에서 수행된 에칭 공정의 수에 관련된 데이터 또는 공정 챔버(602)와 관련된 다른 데이터를 포함할 수 있다. 히스토리 공정 조건 데이터(646)는 에칭 공정 중의 공정 챔버(602) 내로 도입된 화합물 또는 유체와 관련된 데이터를 포함할 수 있다. 화합물과 관련된 데이터는 화합물의 종류, 화합물의 상(고체, 기체 또는 액체), 화합물의 혼합물, 또는 공정 챔버(602)에 도입된 화합물 또는 유체와 관련된 기타 측면을 포함할 수 있다. 히스토리 공정 조건 데이터(646)는 ALE 공정 중의 공정 챔버(602) 내의 습도와 관련된 데이터를 포함한다. 히스토리 공정 조건 데이터(646)는 공정 챔버(602)와 관련된 광 흡수, 광 흡착 및 광 반사와 관련된 데이터를 포함할 수 있다. 히스토리 공정 조건 데이터(626)는 ALE 공정 도중에 공정 챔버(602) 내로 화합물 또는 유체를 운반하는 파이프, 튜브 또는 도관의 길이에 관련된 데이터를 포함할 수 있다. 히스토리 공정 조건 데이터(646)는 ALE 공정 도중에 공정 챔버(602) 내로 화합물 또는 유체를 운반하는 캐리어 가스의 조건과 관련된 데이터를 포함할 수 있다.The historical
일 실시예에서, 히스토리 공정 조건 데이터(646)는 단일 ALE 공정의 복수의 개별 사이클 각각에 대한 공정 조건을 포함할 수 있다. 따라서, 히스토리 공정 조건 데이터(646)는 매우 많은 수의 ALE 사이클에 대한 공정 조건 데이터를 포함할 수 있다.In one embodiment, historical
일 실시예에서, 트레이닝 세트 데이터(642)는 히스토리 박막 데이터(644)를 히스토리 공정 조건 데이터(646)와 연결한다. 즉, 히스토리 박막 데이터(644) 내의 박막과 관련된 박막 두께, 재료 조성 또는 결정 구조가 에칭 공정과 관련된 공정 조건 데이터에 연결된다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 라벨링된 트레이닝 세트 데이터는 박막을 적절하게 형성하는 반도체 공정 조건을 예측하기 위해 분석 모델(640)을 트레이닝하는 머신 러닝 프로세스에 활용될 수 있다.In one embodiment, the training set data 642 connects the historical thin film data 644 with the historical
일 실시예에서, 제어 시스템(624)은 처리 리소스(648), 메모리 리소스(650) 및 통신 리소스(652)를 포함한다. 처리 리소스(648)는 하나 이상의 컨트롤러 또는 프로세서를 포함할 수 있다. 처리 리소스(648)는 소프트웨어 명령을 실행하고, 데이터를 처리하고, 박막 에칭 제어를 결정하고, 신호 처리를 수행하고, 메모리로부터 데이터를 판독하고, 데이터를 메모리에 기록하고, 다른 처리 작업을 수행하도록 구성된다. 처리 리소스(648)는 반도체 프로세스 시스템(600)의 사이트 또는 시설에 위치된 물리적 처리 리소스(648)를 포함할 수 있다. 처리 리소스는 반도체 프로세스 시스템(600)이 위치되는 사이트 또는 시설로부터 떨어진 원격 가상 처리 리소스(648)를 포함할 수 있다. 처리 리소스(648)는 하나 이상의 클라우드 컴퓨팅 플랫폼을 통해 액세스되는 프로세서 및 서버를 포함하는 클라우드 기반 처리 리소스를 포함할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 메모리 리소스(650)는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 메모리를 포함할 수 있다. 메모리 리소스(650)는 한정되는 것은 아니지만 분석 모델(640)을 포함하는 제어 시스템 및 그 구성 요소의 기능과 관련된 소프트웨어 명령을 저장하도록 구성된다. 메모리 리소스(650)는 제어 시스템(624) 및 그 구성 요소의 기능과 관련된 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는 트레이닝 세트 데이터(642), 현재 프로세스 조건 데이터 및 제어 시스템(624) 또는 그 구성 요소 중 임의의 것과 관련된 임의의 다른 데이터를 포함할 수 있다. 메모리 리소스(650)는 반도체 프로세스 시스템(600)의 사이트 또는 시설에 위치된 물리적 메모리 리소스를 포함할 수 있다. 메모리 리소스는 반도체 프로세스 시스템(600)의 사이트 또는 시설로부터 원격으로 위치된 가상 메모리 리소스를 포함할 수 있다. 메모리 리소스(650)는 하나 이상의 클라우드 컴퓨팅 플랫폼을 통해 액세스되는 클라우드 기반 메모리 리소스를 포함할 수 있다.In one embodiment,
일 실시예에서, 통신 리소스는 제어 시스템(624)이 반도체 프로세스 시스템(600)과 연관된 장비와 통신할 수 있게 하는 리소스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 리소스(652)는 제어 시스템(624)이 반도체 프로세스 시스템(600)과 연관된 센서 데이터를 수신하고 반도체 프로세스 시스템(600)의 설비를 제어할 수 있게 하는 유선 및 무선 통신 리소스를 포함할 수 있다. 통신 리소스(652)는 제어 시스템(624)이 유체 공급원(608, 610) 및 퍼지 공급원(612, 614)으로부터의 유체 또는 다른 물질의 흐름을 제어할 수 있도록 할 수 있다. 통신 리소스(652)는 제어 시스템(624)이 히터, 전압 공급원, 밸브, 배기 채널, 웨이퍼 이송 장비 및 반도체 프로세스 시스템(600)과 관련된 임의의 다른 장비를 제어하도록 할 수 있다. 통신 리소스(652)는 제어 시스템(624)이 원격 시스템과 통신하도록 할 수 있다. 통신 리소스(652)는 유선 네트워크, 무선 네트워크, 인터넷 또는 인트라넷과 같은 하나 이상의 네트워크를 포함하거나 이를 통한 통신을 가능케 할 수 있다. 통신 리소스(652)는 제어 시스템(624)의 구성 요소가 서로 통신하도록 할 수 있다.In one embodiment, the communication resource may include a resource that enables the
일 실시예에서, 분석 모델(640)은 처리 리소스(648), 메모리 리소스(650) 및 통신 리소스(652)를 통해 구현된다. 제어 시스템(624)은 구성 요소 및 리소스 및 위치가 서로 떨어져 있고 반도체 프로세스 시스템(600)으로부터 떨어져 있는 분산된 제어 시스템일 수 있다.In one embodiment, the analysis model 640 is implemented via a processing resource 648 , a
도 8a는 일 실시예에 따라 박막의 적절한 에칭을 유도할 공정 조건을 식별하기 위해 분석 모델을 트레이닝하기 위한 프로세스(800)의 흐름도이다. 분석 모델의 일례는 도 7의 분석 모델(640)이다. 프로세스(800)의 다양한 단계는 도 1a-7과 관련하여 설명된 구성 요소, 프로세스 및 기술을 이용할 수 있다. 따라서, 도 8a는 도 1a-7을 참조로 설명된다.8A is a flow diagram of a
802에서, 프로세스(800)는 히스토리 박막 데이터 및 히스토리 공정 조건 데이터를 포함하는 트레이닝 세트 데이터를 수집한다. 이는 데이터 채굴 시스템 또는 프로세스를 사용하여 수행될 수 있다. 데이터 채굴 시스템 또는 프로세스는 반도체 프로세스 시스템(600)과 연관된 하나 이상의 데이터베이스를 액세스하고 해당 하나 이상의 데이터베이스에 포함된 다양한 유형의 데이터를 수집 및 구성함으로써 트레이닝 세트 데이터를 수집할 수 있다. 데이터 채굴 시스템이나 프로세스 또는 다른 시스템이나 프로세스는 트레이닝 세트 데이터를 생성하기 위해 수집된 데이터를 처리하고 형식을 지정할 수 있다. 트레이닝 세트 데이터(642)는 도 7과 관련하여 설명된 바와 같이 히스토리 박막 데이터(644) 및 히스토리 공정 조건 데이터(646)를 포함할 수 있다.At 802 ,
804에서, 프로세스(800)는 히스토리 공정 조건 데이터를 분석 모델에 입력한다. 일례로, 이것은 도 7과 관련하여 설명된 바와 같이 트레이닝 모듈(641)을 사용하여 분석 모델(640)에 히스토리 공정 조건 데이터(646)를 입력하는 것을 포함할 수 있다. 히스토리 공정 조건 데이터는 분석 모델(640)에 연속적인 개별 세트로 제공될 수 있다. 각 개별 세트는 단일 박막 에칭 공정 또는 단일 박막 에칭 공정의 일부에 해당할 수 있다. 히스토리 공정 조건 데이터는 분석 모델(640)에 벡터로 제공될 수 있다. 각 세트는 분석 모델(640)에 의한 수신 처리를 위해 포맷된 하나 이상의 벡터를 포함할 수 있다. 히스토리 공정 조건 데이터는 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 다른 형식으로 분석 모델(640)에 제공될 수 있다.At 804 ,
806에서, 프로세스(800)는 히스토리 공정 조건 데이터를 기초로 예측된 박막 데이터를 생성한다. 특히, 분석 모델(640)은 히스토리 박막 조건 데이터(646)의 각 세트에 대해 예측된 박막 데이터를 생성한다. 예측된 박막 데이터는 특정 공정 조건 세트로부터 얻어지는 박막의 잔여 두께와 같은 특성의 예측에 해당한다. 예측된 박막 데이터에는 잔류 박막의 두께, 균일성, 조성, 결정 구조 또는 다른 측면을 포함할 수 있다.At 806 ,
808에서, 예측된 박막 데이터는 히스토리 박막 데이터(644)와 비교된다. 특히, 각각의 히스토리 공정 조건 데이터 세트에 대한 예측된 박막 데이터는 해당 히스토리 공정 조건 데이터 세트와 관련된 히스토리 박막 데이터(644)와 비교된다. 비교는 예측된 박막 데이터가 히스토리 박막 데이터(644)와 얼마나 가깝게 일치하는 지를 나타내는 오차 함수를 유도할 수 있다. 이 비교는 각각의 예측된 박막 데이터 세트에 대해 수행된다. 일 실시예에서, 이 프로세스는 예측된 박막 데이터 전체(totality)가 히스토리 박막 데이터(644)와 어떻게 비교되는 지를 나타내는 집계 오차 함수 또는 표시를 생성하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 비교는 트레이닝 모듈(641)에 의해 또는 분석 모델(640)에 의해 수행될 수 있다. 비교는 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 전술한 것 이외의 다른 유형의 함수 또는 데이터를 포함할 수 있다.At 808 , the predicted thin film data is compared to historical thin film data 644 . In particular, the predicted thin film data for each historical process condition data set is compared to historical thin film data 644 associated with that historical process condition data set. The comparison may derive an error function indicating how closely the predicted thin film data matches the historical thin film data 644 . This comparison is performed for each predicted thin film data set. In one embodiment, the process may include generating an aggregation error function or indication indicating how the predicted thin film data totality compares to the historical thin film data 644 . This comparison may be performed by the training module 641 or by the analysis model 640 . The comparison may include other types of functions or data other than those described above without departing from the scope of the present disclosure.
810에서, 프로세스(800)는 808 단계에서 생성된 비교를 기초로 예측된 박막 데이터가 히스토리 박막 데이터와 일치하는 지 여부를 판정한다. 예를 들어, 프로세스는 예측된 잔여 두께가 히스토리 에칭 공정 후의 실제 잔여 두께와 일치하는 지 여부를 판정한다. 일례로, 집계 오차 함수(aggregate error function)가 허용 오차 미만이면, 프로세스(800)는 박막 데이터가 히스토리 박막 데이터와 일치하지 않는다고 판정한다. 일례로, 집계 오차 함수가 허용 오차보다 크면, 프로세스(800)는 박막 데이터가 히스토리 박막 데이터와 일치한다고 판정한다. 일례로, 허용 오차는 0.1-0의 허용 오차를 포함할 수 있다. 즉, 총 백분율 오차가 0.1 또는 60% 미만이면, 프로세스(800)는 예측된 박막 데이터가 히스토리 박막 데이터와 일치한다고 간주한다. 총 백분율 오차가 0.1 또는 60%보다 크면, 프로세스(800)는 예측된 박막 데이터가 히스토리 박막 데이터와 일치하지 않는 것으로 간주한다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 다른 허용 범위가 적용될 수 있다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 다양한 방식으로 오차 점수를 계산할 수 있다. 트레이닝 모듈(641) 또는 분석 모델(640)은 프로세스 단계(810)와 관련된 판정을 행할 수 있다.At 810 , the
일 실시예에서, 810 단계에서 예측된 박막 데이터가 히스토리 박막 데이터(644)와 일치하지 않는 경우, 프로세스는 812 단계로 진행한다. 812 단계에서, 프로세스(800)는 분석 모델(640)과 관련된 내부 함수를 조정한다. 일례로, 트레이닝 모듈(641)은 분석 모델(640)과 관련된 내부 함수를 조정한다. 812 단계로부터, 프로세스는 804 단계로 복귀한다. 804 단계에서, 히스토리 공정 조건 데이터가 분석 모델(640)에 다시 제공된다. 분석 모델(640)의 내부 함수가 조정되었기 때문에, 분석 모델(640)은 이전 사이클에서와 다른 예측된 박막 데이터를 생성할 것이다. 프로세스는 806, 808 및 810 단계로 진행하고 집계 오차가 계산된다. 예측된 박막 데이터가 히스토리 박막 데이터와 일치하지 않으면, 프로세스는 812 단계로 복귀하고 분석 모델(640)의 내부 함수가 다시 조정된다. 이 프로세스는 분석 모델(640)이 히스토리 박막 데이터(644)와 일치하는 예측 박막 데이터를 생성할 때까지 반복적으로 진행된다.In one embodiment, if the thin film data predicted at
일 실시예에서, 예측된 박막 데이터가 히스토리 박막 데이터와 일치하면, 프로세스(800)에서 810 프로세스 단계는 814로 진행한다. 814 단계에서, 트레이닝이 완료된다. 분석 모델(640)은 이제 공정 조건을 식별하기 위해 활용될 준비가 되었으며 반도체 프로세스 시스템(600)에 의해 수행되는 박막 에칭 공정에 활용될 수 있다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 프로세스(800)는 여기에 예시되고 설명되지 않은 다른 단계 또는 구성을 포함할 수 있다.In one embodiment, if the predicted thin film data matches the historical thin film data,
도 8b는 일 실시예에 따른 분석 모델(640)의 동작 양태 및 트레이닝 양태를 예시하는 블록도이다. 분석 모델(640)은 도 6 및 도 7과 관련하여 설명된 분석 모델에 대응할 수 있다. 분석 모델(640)은 도 1a-8a와 관련하여 설명된 프로세스, 구조체 및 시스템과 함께 활용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 트레이닝 세트 데이터(642)는 이전에 수행된 복수의 박막 에칭 공정과 관련된 데이터를 포함한다. 이전에 수행된 각각의 박막 에칭 공정은 특정 공정 조건으로 수행되어 특별한 특성을 갖는 박막이 형성되었다. 이전에 수행된 각각의 박막 에칭 공정에 대한 공정 조건은 개별 공정 조건 벡터(852)로 포맷된다. 공정 조건 벡터는 복수의 데이터 필드(854)를 포함한다. 각 데이터 필드(854)는 특정 공정 조건에 대응한다.8B is a block diagram illustrating an operational aspect and a training aspect of the analysis model 640 according to an embodiment. The analysis model 640 may correspond to the analysis model described with respect to FIGS. 6 and 7 . The analytical model 640 may be utilized with the processes, structures, and systems described with respect to FIGS. 1A-8A . As mentioned above, the training set data 642 includes data related to a plurality of thin film etching processes previously performed. Each thin film etching process previously performed was performed under specific process conditions to form a thin film having special properties. The process conditions for each previously performed thin film etch process are formatted into individual
도 8b의 예는 트레이닝 프로세스 도중에 분석 모델(640)에 전달될 단일 공정 조건 벡터(852)를 예시한다. 도 8b의 예에서, 공정 조건 벡터(852)는 9개의 데이터 필드(854)를 포함한다. 제1 데이터 필드(854)는 이전에 수행된 박막 에칭 공정 중의 온도에 대응한다. 제2 데이터 필드(856)는 이전에 수행된 박막 에칭 공정 중의 압력에 대응한다. 제3 데이터 필드(854)는 이전에 수행된 박막 에칭 공정 중의 습도에 대응한다. 제4 데이터 필드(854)는 이전에 수행된 박막 에칭 공정 중의 에칭 물질의 유량에 대응한다. 제5 데이터 필드(854)는 이전에 수행된 박막 에칭 공정 중의 에칭 물질의 상(액체, 고체 또는 기체)에 대응한다. 제6 데이터 필드(854)는 이전에 수행된 박막 에칭 공정에 사용된 앰플의 사용 기간에 대응한다. 제7 데이터 필드(854)는 이전에 수행된 박막 에칭 공정 중에 웨이퍼 상의 에칭 영역의 크기에 대응한다. 제8 데이터 필드(854)는 이전에 수행된 박막 에칭 공정 중에 사용된 웨이퍼의 표면 특징부의 밀도에 대응한다. 제9 데이터 필드는 이전에 수행된 박막 에칭 공정 중의 표면 특징부의 측벽 각도에 대응한다. 실제로, 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 각 공정 조건 벡터(852)는 도 8b에 예시된 것보다 더 많거나 더 적은 데이터 필드를 포함할 수 있다. 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 각각의 공정 조건 벡터(852)는 상이한 유형의 공정 조건을 포함할 수 있다. 도 8b에 예시된 특정 공정 조건은 단지 예로써 제공된다. 각 공정 조건은 해당 데이터 필드(854)에서 수치값으로 표현된다. 물질의 상과 같이 자연적으로 숫자로 표현되지 않는 조건 유형의 경우, 각각의 가능한 상에 번호가 할당될 수 있다.The example of FIG. 8B illustrates a single
분석 모델(640)은 복수의 신경층(856a-e)을 포함한다. 각각의 신경층은 복수의 노드(858)를 포함한다. 각각의 노드(858)는 또한 뉴런(neuron)으로 불릴 수 있다. 제1 신경층(856a)으로부터의 각 노드(858)는 처리 조건 벡터(852)로부터 각 데이터 필드에 대한 데이터 값을 수신한다. 따라서, 도 8b의 예에서, 제1 신경층(856a)으로부터의 각 노드(858)는 공전 조건 벡터(852)가 9개의 데이터 필드를 가지므로 9개의 데이터 값을 수신한다. 각각의 뉴런(858)은 도 8b에서 F(x)로 표시된 개별 내부 수학 함수를 포함한다. 제1 신경층(856a)의 각 노드(858)는 공정 조건 벡터(852)의 데이터 필드(854)로부터의 데이터 값에 내부 수학 함수(F(x))를 적용함으로써 스칼라 값을 생성한다. 내부 수학 함수(F(x))에 관한 추가의 상세가 아래에 제공된다.The analysis model 640 includes a plurality of neural layers 856a - e . Each neural layer includes a plurality of
제2 신경층(856b)의 각 노드(858)는 제1 신경층(856a)의 각 노드(858)에 의해 생성된 스칼라 값을 수신한다. 따라서, 도 8b의 예에서 제2 신경층(856b)의 각 노드는 제1 신경층(856a)에 4개의 노드(858)가 존재하므로 4개의 스칼라 값을 수신한다. 제2 신경층(856b)의 각 노드(858)는 개별 내부 수학 함수(F(x))를 제1 신경층(856a)으로부터의 스칼라 값에 적용함으로써 스칼라 값을 생성한다.Each
제3 신경층(856c)의 각 노드(858)는 제2 신경층(856b)의 각 노드(858)에 의해 생성된 스칼라 값을 수신한다. 따라서,도 8b의 예에서 제3 신경층(856c)의 각 노드는 제2 신경층(856b)에 5개의 노드(858)가 존재하므로, 5개의 스칼라 값을 수신한다. 제3 신경층(856c)의 각 노드(858)는 개별 내부 수학 함수(F(x))를 제2 신경층(856b)의 노드(858)로부터의 스칼라 값에 적용함으로써 스칼라 값을 생성한다.Each
신경층(856d)의 각 노드(858)는 이전 신경층(미도시)의 각 노드(858)에 의해 생성된 스칼라 값을 수신한다. 신경층(856d)의 각 노드(858)는 제2 신경층(856b)의 노드(858)로부터의 스칼라 값에 개별 내부 수학 함수(F(x))를 적용함으로써 스칼라 값을 생성한다.Each
최종 신경층은 오직 하나의 노드(858)를 포함한다. 최종 신경층은 이전 신경층(856d)의 각 노드(858)에 의해 생성된 스칼라 값을 수신한다. 최종 신경층(856e)의 노드(858)는 신경층(856d)의 노드(858)로부터 수신된 스칼라 값에 수학 함수(F(x))를 적용함으로써 데이터 값(868)을 생성한다.The final neural layer contains only one
도 8b의 예에서, 데이터 값(868)은 공정 조건 벡터(852)에 포함된 값에 대응하는 공정 조건 데이터에 의해 생성된 박막의 예측 된 잔여 두께에 대응한다. 다른 실시예에서, 최종 신경층(856e)은 박막 결정 배향, 박막 균일성 또는 박막의 다른 특성과 같은 특정 박막 특성에 각각 대응하는 다중 데이터를 생성할 수 있다. 최종 신경층(856e)은 생성될 각각의 출력 데이터 값에 대한 각각의 노드(858)를 포함할 것이다. 예측된 박막 두께의 경우, 엔지니어는 예측된 박막 두께(868)가 일례로 0-50 nm 등의 선택된 범위 내에 속해야 함을 지정하는 제약을 제공할 수 있다. 분석 모델(640)은 예측된 박막 두께에 대응하는 데이터 값(868)이 특정 범위 내에 속하게 되는 것을 보장하기 위해 내부 함수(F(x))를 조정할 것이다.In the example of FIG. 8B , the data value 868 corresponds to the predicted residual thickness of the thin film generated by the process condition data corresponding to the value included in the
머신 러닝 프로세스 중에, 분석 모델은 데이터 값(868)으로 예측된 잔여 두께를 데이터 값(870)으로 표시된 바와 같은 박막의 실제 잔여 두께와 비교한다. 전술한 바와 같이, 트레이닝 세트 데이터(642)는 각각의 히스토리 공정 조건 데이터 세트에 대해 히스토리 박막 에칭 공정에서 형성된 박막의 특성을 나타내는 박막 특성 데이터를 포함한다. 따라서, 데이터 필드(870)는 공정 조건 벡터(852)에 반영된 에칭 공정으로부터 생성된 박막의 실제 잔여 두께를 포함한다. 분석 모델(640)은 데이터 값(868)으로부터 예측된 잔여 두께를 데이터 값(870)으로부터의 실제 잔여 두께와 비교한다. 분석 모델(640)은 데이터 값(868)으로부터 예측된 잔여 두께와 데이터 값(870)으로부터의 실제 잔여 두께 사이의 오차 또는 차이를 나타내는 오차값(872)을 생성한다. 오차값(872)은 분석 모델(640)의 트레이닝에 사용된다.During the machine learning process, the analytical model compares the residual thickness predicted by data value 868 to the actual residual thickness of the thin film as indicated by data value 870 . As described above, the training set data 642 includes thin film characteristic data representing characteristics of a thin film formed in the historical thin film etching process for each historical process condition data set. Accordingly, the data field 870 contains the actual residual thickness of the thin film resulting from the etching process reflected in the
분석 모델(640)의 트레이닝은 내부 수학적 함수(F(x))를 논의함으로써 더 완전히 이해될 수 있다. 모든 노드(858)가 내부 수학 함수(F(x))로 라벨링되지만, 각 노드의 수학 함수(F(x))는 고유하다. 일례로, 각 내부 수학 함수의 형식은 다음과 같다:The training of the analytical model 640 may be more fully understood by discussing the internal mathematical function F(x). Although all
위의 수학식에서, 각 값(x1-xn)은 이전 신경층의 노드(858)로부터 수신된 데이터 값에 대응하거나, 제1 신경층(856a)의 경우, 각 값(x1-xn)은 공정 조건 벡터(852)의 데이터 필드(854)로부터의 각각의 데이터 값에 대응한다. 따라서, 주어진 노드에 대한 n은 이전 신경층의 노드 수와 동일하다. w1-wn 값은 이전 계층의 해당 노드와 관련된 스칼라 가중치이다. 분석 모델(640)은 가중치(w1-wn)의 값을 선택한다. 상수 b는 스칼라 바이어스 값이며 가중치로 곱해질 수도 있다. 노드(858)에 의해 생성된 값은 가중치(w1-wn)에 기초한다. 따라서, 각 노드(858)는 n개의 가중치(w1-wn)를 가진다. 위에 예시되지 않았지만, 각 함수(F(x))는 활성화 함수도 포함할 수 있다. 상기 수학식에 언급된 합계는 활성화 함수로 곱해진다. 활성화 함수의 예는 정류 선형 유닛(ReLU) 함수, 시그모이드 함수(sigmoid function), 쌍곡선 장력 함수(hyperbolic tension function) 또는 다른 유형의 활성화 함수를 포함할 수 있다.In the above equation, each value (x 1 -x n ) corresponds to a data value received from the
오차값(872)이 계산된 후, 분석 모델(640)은 다양한 신경층(856a-356e)의 다양한 노드(858)에 대한 가중치(w1-wn)를 조정한다. 분석 모델(640)이 가중치(w1-wn)를 조정한 후, 분석 모델(640)은 다시 입력 신경층(856a)에 공정 조건 벡터(852)를 제공한다. 가중치는 분석 모델(640)의 다양한 노드(858)마다 다르기 때문에, 예측된 잔여 두께(868)는 이전 반복에서와 다를 것이다. 분석 모델(640)은 실제 잔여 두께(870)를 예측된 잔여 두께(868)와 비교함으로써 오차값(872)을 다시 생성한다.After the
분석 모델(640)은 다양한 노드(858)와 연관된 가중치(w1-wn)를 다시 조정한다. 분석 모델(640)은 다시 공전 조건 벡터(852)를 처리하고, 예측된 잔여 두께(868) 및 연관된 오차값(872)을 생성한다. 트레이닝 프로세스는 오차값(872)이 최소화될 때까지 가중치(w1-wn)를 반복 조정하는 것을 포함한다.The analysis model 640 readjusts the weights w 1 -w n associated with the
도 8b는 분석 모델(640)에 전달되는 단일 공정 조건 벡터(852)를 예시한다. 실제로, 트레이닝 프로세스는 분석 모델(640)을 통해 다수의 공정 조건 벡터(852)를 전달하고, 각 공정 조건 벡터(852)에 대해 예측된 잔여 두께(868)를 생성하고, 각각의 예측된 잔여 두께에 대해 연관된 오차값(872)을 생성하는 것을 포함한다. 트레이닝 프로세스는 또한 공정 조건 벡터(852)의 배치에 대한 모든 예측된 잔여 두께에 대한 평균 오차를 나타내는 집계 오차값을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 분석 모델(640)은 공전 조건 벡터(852)의 각 배치를 처리한 후 가중치(w1-wn)를 조정한다. 트레이닝 프로세스는 모든 공전 조건 벡터(852)에 걸친 평균 오차가 선택된 임계 허용 오차보다 작을 때까지 계속된다. 평균 오차가 선택된 임계 허용 오차보다 작으면, 분석 모델(640) 트레이닝이 완료되고 분석 모델은 공정 조건에 따라 박막의 두께를 정확하게 예측하도록 트레이닝된다. 그런 다음, 분석 모델(640)은 박막 두께를 예측하고 원하는 박막 두께를 가져올 공정 조건을 선택하는 데 사용될 수 있다. 트레이닝된 모델(640)을 사용하는 동안, 수행될 현재 박막 에칭 공정에 대한 현재 공정 조건을 나타내고 공정 조건 벡터(852)에서 동일한 포맷을 갖는 공정 조건 벡터가 트레이닝된 분석 모델(640)에 제공된다. 그러면, 트레이닝된 분석 모델(640)은 이들 공정 조건으로부터 얻어질 박막의 두께를 예측할 수 있다.8B illustrates a single
신경망 기반 분석 모델(640)의 특정 예가 도 8b와 관련하여 설명되었다. 그러나, 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 다른 유형의 신경망 기반 분석 모델 또는 신경망 이외의 유형의 분석 모델이 적용될 수 있다. 더욱이, 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 신경망은 상이한 수의 노드를 갖는 상이한 수의 신경층을 포함할 수 있다.A specific example of a neural network-based analysis model 640 has been described with respect to FIG. 8B . However, other types of neural network-based analysis models or types of analysis models other than neural networks may be applied without departing from the scope of the present disclosure. Moreover, a neural network may include different numbers of neural layers with different numbers of nodes without departing from the scope of the present disclosure.
도 9는 일 실시예에 따라 박막 에칭 공정을 위한 공정 조건을 동적으로 선택하고 박막 에칭 공정을 수행하기 위한 프로세스(900)의 흐름도이다. 프로세스(900)의 다양한 단계는 도 1a-8b와 관련하여 설명된 구성 요소, 프로세스 및 기술을 활용할 수 있다. 따라서, 도 9는 도 6-3b를 참조로 설명된다.9 is a flow diagram of a
902에서, 프로세스(900)는 분석 모델(640)에 목표 박막 조건 데이터를 제공한다. 목표 박막 조건 데이터는 박막 에칭 공정에 의해 형성될 박막의 선택된 특성을 식별한다. 목표 박막 조건 데이터는 박막의 목표 잔여 두께, 목표 조성, 목표 결정 구조 또는 다른 특성을 포함할 수 있다. 목표 박막 조건 데이터는 다양한 두께를 포함할 수 있다. 선택될 수 있는 목표 조건 또는 특성은 트레이닝 프로세스에 활용되는 박막 특성(들)을 기초로 한다. 도 8b의 예에서, 트레이닝 프로세스는 박막 두께에 촛점을 맞춘 것이다.At 902 ,
904에서, 프로세스(900)는 분석 모델(640)에 정적 공정 조건을 제공한다. 정적 공정 조건은 다음 박막 에칭 공정을 위해 조정되지 않을 공정 조건을 포함한다. 정적 공정 조건은 박막 에칭 공정이 수행될 웨이퍼 상의 패턴 밀도를 나타내는 목표 디바이스 패턴 밀도를 포함할 수 있다. 정적 공정 조건은 유효 평면 영역 결정 배향, 유효 평면 영역 거칠기 지수, 반도체 웨이퍼 표면 상의 특징부의 유효 측벽 면적, 노출된 유효 측벽 경사각, 노출된 표면막 작용기, 노출된 측벽막 작용기, 반도체 웨이퍼의 회전 또는 틸팅, 공정 가스 파라미터(재료, 재료의 상 및 재료의 온도), 유체 공급원(608, 610)에 남아있는 물질 유체의 잔류량, 퍼지 공급원(612, 614) 내의 유체 잔류량, 공정 챔버 내의 습도, 에칭 공정에 사용된 앰플의 사용 기간, 공정 챔버 내의 광 흡수 또는 반사, 공정 챔버에 유체를 제공할 파이프 또는 도관의 길이 또는 다른 조건을 포함할 수 있다. 정적 공정 조건은 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 상기 설명된 것과 다른 조건을 포함할 수 있다. 또한, 일부 경우에, 상기 열거된 정적 공정 조건 중 일부는 아래에서 더 자세히 설명되는 바와 같이 조정될 수 있는 동적 공정 조건일 수 있다. 도 8b의 예에서, 동적 공정 조건은 온도, 압력, 습도 및 유량을 포함한다. 정적 공정 조건은 상, 앰플 사용 기간, 에칭 면적, 에칭 밀도 및 측벽 각도를 포함한다.At 904 , the
906에서, 프로세스(900)는 일 실시예에 따라 분석 모델에 대한 동적 공정 조건을 선택한다. 동적 공정 조건은 정적 공정 조건으로 지정되지 않은 모든 공정 조건을 포함할 수 있다. 예를 들어, 트레이닝 세트 데이터는 히스토리 공정 조건 데이터(646)에 많은 다양한 유형의 공정 조건 데이터를 포함할 수 있다. 이러한 유형의 공정 조건 중 일부는 정적 공정 조건으로 정의되고 이러한 유형의 공정 조건 중 일부는 동적 공정 조건으로 정의될 것이다. 따라서, 904 단계에서 정적 공정 조건이 공급될 때, 나머지 유형의 공정 조건은 동적 공정 조건으로 정의될 수 있다. 분석 모델(640)은 초기에 동적 공정 조건에 대한 초기값을 선택할 수 있다. 동적 공정 조건에 대한 초기값을 선택한 후, 분석 모델은 분석할 전체 공정 조건 세트를 가진다. 일 실시예에서, 동적 공정 조건에 대한 초기값은 이전에 결정된 출발값을 기반으로 하거나 다른 방식에 따라 선택될 수 있다.At 906 , the
동적 공정 조건은 에칭 공정 중의 유체 공급원(608, 610)으로부터의 유체 또는 물질의 유량을 포함할 수 있다. 동적 공정 조건은 퍼지 공급원(612, 614)으로부터의 유체 또는 물질의 유량을 포함할 수 있다. 동적 공정 조건은 공정 챔버 내의 압력, 공정 챔버 내의 온도, 공정 챔버 내의 습도, 에칭 공정의 다양한 단계의 지속 시간 또는 공정 챔버 내에 생성된 전압 또는 전기장을 포함할 수 있다. 동적 공정 조건은 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 다른 유형의 조건을 포함할 수 있다.Dynamic process conditions may include flow rates of fluids or materials from
908에서, 분석 모델(640)은 정적 및 동적 공정 조건에 기초하여 예측된 박막 데이터를 생성한다. 예측된 박막 데이터는 목표 박막 조건 데이터에 설정된 동일한 유형의 박막 특성을 포함한다. 특히, 예측된 박막 데이터는 도 8a 및 도 8b와 관련하여 설명된 트레이닝 프로세스로부터 예측된 박막 데이터의 유형을 포함한다. 예를 들어, 예측된 박막 데이터는 박막의 박막 두께, 박막 조성 또는 다른 파라미터를 포함할 수 있다.At 908 , the analytical model 640 generates predicted thin film data based on the static and dynamic process conditions. The predicted thin film data includes the same type of thin film characteristics set in the target thin film condition data. In particular, the predicted thin film data includes the type of thin film data predicted from the training process described with respect to FIGS. 8A and 8B . For example, the predicted thin film data may include thin film thickness, thin film composition, or other parameters of the thin film.
910에서, 프로세스는 예측된 박막 데이터를 목표 박막 데이터와 비교한다. 특히, 분석 모델(640)은 예측된 박막 데이터와 목표 박막 데이터를 비교한다. 비교는 예측된 박막 데이터가 목표 박막 데이터와 얼마나 가까이 일치하는 지를 나타낸다. 비교는 예측된 박막 데이터가 목표 박막 데이터에 의해 설정된 허용 오차 또는 범위 내에 있는 지 여부를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 목표 박막 두께가 6-9 nm인 경우, 비교는 예측된 박막 데이터가 이 범위 내에 있는 지 여부를 나타내게 된다.At 910 , the process compares the predicted thin film data to the target thin film data. In particular, the analysis model 640 compares the predicted thin film data with the target thin film data. The comparison indicates how closely the predicted thin film data matches the target thin film data. The comparison may indicate whether the predicted thin film data is within a tolerance or range set by the target thin film data. For example, if the target thin film thickness is 6-9 nm, the comparison will indicate whether the predicted thin film data is within this range.
912에서, 예측된 박막 데이터가 목표 박막 데이터와 일치하지 않으면, 프로세스는 914로 진행한다. 914에서, 분석 모델(640)은 동적 공정 조건 데이터를 조정한다. 914에서, 프로세스는 908로 복귀한다. 908에서, 분석 모델(640)은 다시 정적 공정 조건 및 조정된 동적 공정 조건을 기초로 예측된 박막 데이터를 생성한다. 그런 다음, 분석 모델은 910에서 예측된 박막 데이터를 목표 박막 데이터와 비교한다. 912에서, 예측된 박막 데이터가 목표 박막 데이터와 일치하지 않으면, 프로세스가 914로 진행되고 분석 모델(640)은 다시 동적 공정 조건을 조정한다. 이 프로세스는 목표 박막 데이터와 일치하는 예측 박막 데이터가 생성될 때까지 진행된다. 예측된 박막 데이터가 목표 박막 데이터(912)와 일치하면, 프로세스는 916으로 진행한다.At 912 , if the predicted thin film data does not match the target thin film data, the process proceeds to 914 . At 914 , the analytical model 640 adjusts the dynamic process condition data. At 914 , the process returns to 908 . At 908 , the analytical model 640 again generates predicted thin film data based on the static process conditions and the adjusted dynamic process conditions. Then, the analysis model compares the predicted thin film data with the target thin film data at 910 . At 912 , if the predicted thin film data does not match the target thin film data, the process proceeds to 914 and the analytical model 640 again adjusts the dynamic process conditions. This process continues until predicted thin film data matching the target thin film data is generated. If the predicted thin film data matches the target
916에서, 프로세스(900)는 목표 박막 데이터 내에서 예측된 박막 데이터를 획득한 동적 공정 조건을 기초로 반도체 프로세스 시스템(600)의 박막 공정 조건을 조정한다. 예를 들어, 제어 시스템(624)은 동적 공정 조건 데이터에 따라 유체 유량, 에칭 단계 지속 기간, 압력, 온도, 습도 또는 기타 인자를 조정할 수 있다.At 916 , the
918에서, 반도체 프로세스 시스템(600)은 분석 모델에 의해 식별된 조정된 동적 공정 조건에 따라 박막 에칭 공정을 수행한다. 일 실시예에서, 박막 에칭 공정은 ALE 공정이다. 그러나, 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 다른 박막 에칭 공정이 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 반도체 프로세스 시스템(600)은 박막 에칭 공정 내의 개별 에칭 단계 사이의 분석 모델을 기초로 공정 파라미터를 조정한다. 예를 들어, ALE 공정에서 박막은 한 번에 한 층씩 에칭된다. 분석 모델(640)은 다음 층의 에칭에 활용될 파라미터를 식별할 수 있다. 따라서, 반도체 공정 시스템은 다양한 에칭 단계 사이에서 에칭 조건을 조정할 수 있다.At 918 , the
일 실시예에서, 집적 회로는 단자를 포함하는 트랜지스터를 포함한다. 집적 회로는 유전체 층 - 해당 유전체 층은 단자 상에 배치되고, 제1 단자를 노출하고 측벽을 포함하는 제1 트렌치를 구비함 -, 단자 상에 배치된 제1 장벽층, 그리고 제1 장벽층 및 측벽 상에 배치되고 트렌치의 제1 장벽층의 수직 높이보다 높은 트렌치의 수직 높이를 가지는 제2 장벽층을 포함한다. 집적 회로는 트렌치 내에 위치되고 제2 장벽층과 접촉하는 도전 플러그를 포함한다.In one embodiment, an integrated circuit includes a transistor including a terminal. The integrated circuit comprises a dielectric layer, the dielectric layer disposed over the terminal and having a first trench exposing the first terminal and including a sidewall, a first barrier layer disposed over the terminal, and a first barrier layer and and a second barrier layer disposed on the sidewall and having a vertical height of the trench greater than a vertical height of the first barrier layer of the trench. The integrated circuit includes a conductive plug positioned within the trench and in contact with the second barrier layer.
일 실시예에서, 방법은 트랜지스터의 단자 상에 유전체 층을 형성하는 단계, 유전체 층에 트렌치를 형성함으로써 단자를 노출시키는 단계, 및 트랜지스터의 단자 상의 트렌치에 제1 티타늄 질화물 층을 형성하는 단계를 포함한다. 이 방법은 제1 장벽층 위의 트렌치 내부와 및 트렌치의 측벽 상에 제2 티타늄 질화물 층을 형성하고 트렌치 내에 코발트 플러그를 형성하는 단계를 포함한다.In one embodiment, a method includes forming a dielectric layer on a terminal of the transistor, exposing the terminal by forming a trench in the dielectric layer, and forming a first titanium nitride layer in the trench on the terminal of the transistor do. The method includes forming a second titanium nitride layer in the trench over the first barrier layer and on sidewalls of the trench and forming a cobalt plug in the trench.
일 실시예에서, 방법은 원자층 에칭 공정에 대한 파라미터를 선택하도록 머신 러닝 프로세스로 분석 모델을 트레이닝하는 단계와 트랜지스터 위의 박막을 에칭하는 단계를 포함한다. 방법은 선택된 에칭 파라미터를 포함하는 원자층 공정으로 박막을 에칭하기 위한 에칭 파라미터를 선택하는 단계를 포함한다.In one embodiment, a method includes training an analytical model with a machine learning process to select parameters for an atomic layer etching process and etching a thin film over a transistor. The method includes selecting etch parameters for etching the thin film with an atomic layer process comprising the selected etch parameters.
본 개시 내용의 실시예는 신뢰할 수 있는 두께 및 조성의 박막을 제공한다. 본 개시 내용의 실시예는 박막이 원하는 특성을 갖도록 보장하기 위해 공정 파라미터를 동적으로 조정한다.Embodiments of the present disclosure provide thin films of reliable thickness and composition. Embodiments of the present disclosure dynamically adjust process parameters to ensure that the thin film has the desired properties.
전술한 다양한 실시예들은 추가의 실시예들을 제공하기 위해 결합될 수 있다. 본 명세서에 언급되고 및/또는 출원 데이터 시트에 열거된 모든 미국 특허 출원 공보 및 미국 특허 출원은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다. 실시예의 양태는 다른 추가의 실시예를 제공하기 위해 다양한 특허, 출원 및 간행물의 개념을 채용하도록 필요한 경우 변형될 수 있다.The various embodiments described above may be combined to provide further embodiments. All US patent application publications and US patent applications referred to herein and/or listed in the application data sheet are hereby incorporated by reference in their entirety. Aspects of the embodiments may be modified as necessary to employ the concepts of various patents, applications, and publications to provide still further embodiments.
상기 상세한 설명을 고려하여 상기 실시예들에 이들 및 다른 변경을 행할 수 있다. 일반적으로, 다음의 청구범위에서 사용되는 용어는 청구범위를 명세서 및 청구범위에 개시된 특정 실시예에 제한하는 것으로 해석되어서는 안되며, 이러한 청구범위의 자격의 균등물의 전체 범위와 함께 가능한 모든 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 청구범위는 본 개시 내용에 의해 제한되지 않는다.These and other changes can be made to the above embodiments in light of the above detailed description. In general, the terminology used in the following claims is not to be construed as limiting the claims to the specific embodiments disclosed in the specification and claims, but rather to limit all possible embodiments together with the full scope of equivalents of the entitlement of such claims. should be construed as including Accordingly, the claims are not limited by the present disclosure.
[실시예 1][Example 1]
집적 회로로서,An integrated circuit comprising:
단자를 포함하는 트랜지스터;a transistor including a terminal;
상기 단자 상에 배치되고, 상기 단자를 노출시키고 측벽을 포함하는 제1 트렌치를 가지는 유전체 층;a dielectric layer disposed over the terminal, the dielectric layer exposing the terminal and having a first trench including a sidewall;
상기 단자 상에 배치된 제1 장벽층;a first barrier layer disposed on the terminal;
상기 제1 장벽층 상에 그리고 상기 측벽 상에 배치되고 상기 트렌치 내의 상기 제1 장벽층의 수직 높이(vertical extent)보다 높은 상기 트렌치 내의 수직 높이를 가지는 제2 장벽층; 및a second barrier layer disposed on the first barrier layer and on the sidewall and having a vertical height in the trench greater than a vertical extent of the first barrier layer in the trench; and
상기 트렌치 내에 위치되고 상기 제2 장벽층과 접촉하는 도전 플러그a conductive plug positioned within the trench and in contact with the second barrier layer
를 포함하는, 집적 회로.comprising: an integrated circuit.
[실시예 2][Example 2]
실시예 1에 있어서,In Example 1,
상기 제1 장벽층은 상기 제2 장벽층 아래의 상기 측벽 상에 위치된 것인, 집적 회로.and the first barrier layer is located on the sidewall below the second barrier layer.
[실시예 3][Example 3]
실시예 1에 있어서,In Example 1,
상기 제2 장벽층은 상기 제1 장벽층을 상기 측벽으로부터 격리시키는 것인, 집적 회로.and the second barrier layer isolates the first barrier layer from the sidewall.
[실시예 4][Example 4]
실시예 1에 있어서,In Example 1,
상기 제1 및 제2 장벽층은 티타늄 질화물인 것인, 집적 회로.wherein the first and second barrier layers are titanium nitride.
[실시예 5][Example 5]
실시예 4에 있어서,In Example 4,
상기 도전 플러그는 코발트인 것인, 집적 회로.and the conductive plug is cobalt.
[실시예 6][Example 6]
실시예 4에 있어서,In Example 4,
상기 제1 장벽층은 티타늄의 질화에 의해 형성되는 것인, 집적 회로.and the first barrier layer is formed by nitridation of titanium.
[실시예 7][Example 7]
실시예 6에 있어서,In Example 6,
상기 제1 장벽층은 원자층 성막 공정으로 형성되는 것인, 집적 회로.wherein the first barrier layer is formed by an atomic layer deposition process.
[실시예 8][Example 8]
실시예 1에 있어서,In Example 1,
상기 단자는 상기 트랜지스터의 금속 게이트인 것인, 집적 회로.and the terminal is a metal gate of the transistor.
[실시예 9][Example 9]
실시예 1에 있어서,In Example 1,
상기 단자는 상기 트랜지스터의 소스 단자인 것인, 집적 회로.and the terminal is a source terminal of the transistor.
[실시예 10][Example 10]
실시예 1에 있어서,In Example 1,
상기 트랜지스터는 복수의 반도체 나노시트를 포함하는 것인, 집적 회로.wherein the transistor comprises a plurality of semiconductor nanosheets.
[실시예 11][Example 11]
방법으로서,As a method,
트랜지스터의 단자 상에 유전체 층을 형성하는 단계;forming a dielectric layer on the terminals of the transistor;
상기 유전체 층에 트렌치를 형성하는 것에 의해 상기 단자를 노출시키는 단계;exposing the terminal by forming a trench in the dielectric layer;
상기 트랜지스터의 단자 상의 트렌치에 제1 티타늄 질화물 층을 형성하는 단계;forming a first titanium nitride layer in a trench on a terminal of the transistor;
상기 트렌치 내에서 상기 제1 장벽층 위 및 상기 트렌치의 측벽 상에 제2 티타늄 질화물 층을 형성하는 단계; 및forming a second titanium nitride layer in the trench over the first barrier layer and on sidewalls of the trench; and
상기 트렌치 내에 코발트 플러그를 형성하는 단계forming a cobalt plug in the trench;
를 포함하는, 방법.A method comprising
[실시예 12][Example 12]
실시예 11에 있어서,In Example 11,
상기 제1 장벽층의 원자층 에칭 공정을 위한 파라미터를 선택하는 단계; 및selecting parameters for an atomic layer etching process of the first barrier layer; and
상기 선택된 파라미터를 포함하는 상기 원자층 에칭 공정으로 상기 트렌치 내의 선택된 높이로 상기 제1 티타늄 질화물 층을 에칭하는 것에 의해 상기 트렌치 내에 상기 제1 티타늄 질화물 층을 형성하는 단계forming the first titanium nitride layer in the trench by etching the first titanium nitride layer to a selected height within the trench with the atomic layer etch process comprising the selected parameters;
를 더 포함하는, 방법.A method further comprising:
[실시예 13][Example 13]
실시예 11에 있어서,In Example 11,
상기 제1 티타늄 질화물 층을 형성하는 단계는,The step of forming the first titanium nitride layer,
티타늄의 층을 성막하는 단계; 및 depositing a layer of titanium; and
상기 티타늄을 질화시키는 단계 nitriding the titanium
를 포함하는 것인, 방법.A method comprising
[실시예 14][Example 14]
실시예 13에 있어서,In Example 13,
상기 제1 티타늄 질화물 층을 질화시키는 것은 상기 티타늄의 존재하에서 NH3를 유동시키는 것을 포함하는 것인, 방법.and nitridizing the first titanium nitride layer comprises flowing NH 3 in the presence of the titanium.
[실시예 15][Example 15]
실시예 13에 있어서,In Example 13,
상기 제2 티타늄 질화물 층을 형성하는 단계는 원자층 성막 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것인, 방법.wherein forming the second titanium nitride layer comprises performing an atomic layer deposition process.
[실시예 16][Example 16]
실시예 11에 있어서,In Example 11,
상기 코발트 플러그를 형성하는 단계는 무전해 코발트 도금 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것인, 방법.The method of claim 1, wherein forming the cobalt plug comprises performing an electroless cobalt plating process.
[실시예 17][Example 17]
방법으로서,As a method,
원자층 에칭 공정을 위한 파라미터를 선택하도록 머신 러닝 프로세스로 분석 모델을 트레이닝하는 단계;training an analytical model with a machine learning process to select parameters for an atomic layer etch process;
트랜지스터 위에 박막을 성막하는 단계;forming a thin film on the transistor;
상기 박막을 에칭하기 위한 에칭 파라미터를 선택하는 단계; 및selecting etching parameters for etching the thin film; and
상기 선택된 에칭 파라미터를 포함하는 원자층 에칭 공정으로 상기 박막을 에칭하는 단계etching the thin film with an atomic layer etching process comprising the selected etching parameters;
를 포함하는, 방법.A method comprising
[실시예 18][Example 18]
실시예 17에 있어서,In Example 17,
상기 선택된 파라미터는 원자층 에칭 사이클의 수를 포함하는 것인, 방법.wherein the selected parameter comprises a number of atomic layer etch cycles.
[실시예 19][Example 19]
실시예 18에 있어서,In Example 18,
상기 선택된 파라미터는 에칭 유체의 유량을 포함하는 것인, 방법.wherein the selected parameter comprises a flow rate of the etching fluid.
[실시예 20][Example 20]
실시예 17에 있어서,In Example 17,
상기 분석 모델은 부분적으로 상기 박막의 선택된 잔여 두께를 기초로 상기 파라미터를 선택하는 것인, 방법.and the analytical model selects the parameter based in part on the selected residual thickness of the thin film.
Claims (10)
단자를 포함하는 트랜지스터;
상기 단자 상에 배치되고, 상기 단자를 노출시키고 측벽을 포함하는 제1 트렌치를 가지는 유전체 층;
상기 단자 상에 배치된 제1 장벽층;
상기 제1 장벽층 상에 그리고 상기 측벽 상에 배치되고 상기 트렌치 내의 상기 제1 장벽층의 수직 높이(vertical extent)보다 높은 상기 트렌치 내의 수직 높이를 가지는 제2 장벽층; 및
상기 트렌치 내에 위치되고 상기 제2 장벽층과 접촉하는 도전 플러그
를 포함하는, 집적 회로.An integrated circuit comprising:
a transistor including a terminal;
a dielectric layer disposed over the terminal, the dielectric layer exposing the terminal and having a first trench including a sidewall;
a first barrier layer disposed on the terminal;
a second barrier layer disposed on the first barrier layer and on the sidewall and having a vertical height in the trench greater than a vertical extent of the first barrier layer in the trench; and
a conductive plug positioned within the trench and in contact with the second barrier layer
comprising: an integrated circuit.
상기 제1 장벽층은 상기 제2 장벽층 아래의 상기 측벽 상에 위치된 것인, 집적 회로.According to claim 1,
and the first barrier layer is located on the sidewall below the second barrier layer.
상기 제2 장벽층은 상기 제1 장벽층을 상기 측벽으로부터 격리시키는 것인, 집적 회로.According to claim 1,
and the second barrier layer isolates the first barrier layer from the sidewall.
상기 제1 및 제2 장벽층은 티타늄 질화물인 것인, 집적 회로.According to claim 1,
wherein the first and second barrier layers are titanium nitride.
상기 도전 플러그는 코발트인 것인, 집적 회로.5. The method of claim 4,
and the conductive plug is cobalt.
상기 제1 장벽층은 티타늄의 질화에 의해 형성되는 것인, 집적 회로.5. The method of claim 4,
and the first barrier layer is formed by nitridation of titanium.
상기 단자는 상기 트랜지스터의 금속 게이트 또는 소스 단자인 것인, 집적 회로.According to claim 1,
and the terminal is a metal gate or source terminal of the transistor.
상기 트랜지스터는 복수의 반도체 나노시트를 포함하는 것인, 집적 회로.According to claim 1,
wherein the transistor comprises a plurality of semiconductor nanosheets.
트랜지스터의 단자 상에 유전체 층을 형성하는 단계;
상기 유전체 층에 트렌치를 형성하는 것에 의해 상기 단자를 노출시키는 단계;
상기 트랜지스터의 단자 상의 상기 트렌치에 제1 티타늄 질화물 층을 형성하는 단계;
상기 트렌치 내에서 상기 제1 장벽층 위 및 상기 트렌치의 측벽 상에 제2 티타늄 질화물 층을 형성하는 단계; 및
상기 트렌치 내에 코발트 플러그를 형성하는 단계
를 포함하는, 방법.As a method,
forming a dielectric layer on the terminals of the transistor;
exposing the terminal by forming a trench in the dielectric layer;
forming a first layer of titanium nitride in the trench on a terminal of the transistor;
forming a second titanium nitride layer in the trench over the first barrier layer and on sidewalls of the trench; and
forming a cobalt plug in the trench;
A method comprising
원자층 에칭 공정을 위한 파라미터를 선택하도록 머신 러닝 프로세스로 분석 모델을 트레이닝하는 단계;
트랜지스터 위에 박막을 성막하는 단계;
상기 박막을 에칭하기 위한 에칭 파라미터를 선택하는 단계; 및
상기 선택된 에칭 파라미터를 포함하는 원자층 에칭 공정으로 상기 박막을 에칭하는 단계
를 포함하는, 방법.As a method,
training an analytical model with a machine learning process to select parameters for an atomic layer etch process;
forming a thin film on the transistor;
selecting etching parameters for etching the thin film; and
etching the thin film with an atomic layer etching process comprising the selected etching parameters;
A method comprising
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